基于鱷魚吻部力學(xué)特征的仿生微創(chuàng)手術(shù)器械.pdf

1、針對椎板后壁破裂、骨塊侵入椎管并壓迫神經(jīng)的B型胸腰椎爆裂性骨折，微創(chuàng)手術(shù)治療仍有一定的局限性。由于椎體內(nèi)操作空間狹小，微創(chuàng)器械夾持鉗的尺寸受到限制，其力學(xué)性能和夾持碎骨的可靠性均難以滿足要求。因此，本文提出了一種基于鱷魚吻部力學(xué)特征和齒形特征的微創(chuàng)椎內(nèi)復(fù)位鉗。在內(nèi)窺鏡的輔助下，椎內(nèi)復(fù)位鉗可以清除侵入椎管內(nèi)的骨塊，完成椎管減壓和椎體后壁重建。
　　針對椎內(nèi)復(fù)位鉗體積小、結(jié)構(gòu)剛度大的要求，以暹羅鱷頭骨為仿生目標(biāo)，利用Mimics、Ge

2、omagic和SolidWorks對鱷魚頭骨進(jìn)行三維重構(gòu)，利用ANSYS進(jìn)行頭骨特征的生物力學(xué)分析，得到可以用于仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的頭骨特征；根據(jù)仿生原理進(jìn)行椎內(nèi)復(fù)位鉗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并利用ANSYS對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選。為保證椎內(nèi)復(fù)位鉗擁有夾持可靠性，根據(jù)鱷魚牙齒的形態(tài)特征和分布進(jìn)行仿生夾鉗齒的設(shè)計(jì)。
　　為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的椎內(nèi)復(fù)位鉗的力學(xué)性能，對復(fù)位鉗所能承受的最大夾持力進(jìn)行測量，運(yùn)用數(shù)字圖像相關(guān)法對椎內(nèi)復(fù)位鉗與其對比模型進(jìn)行剛度測試。結(jié)果

3、表明，具有仿生結(jié)構(gòu)的復(fù)位鉗剛度更大，機(jī)械性能得到明顯提升。為驗(yàn)證椎內(nèi)復(fù)位鉗的夾持可靠性，分別進(jìn)行仿生齒、三角形齒和波形齒與骨塊間摩擦系數(shù)與滑脫系數(shù)的測定，結(jié)果表明，相對其他兩種齒形，仿鱷魚夾鉗齒與骨塊間的摩擦系數(shù)更大，滑脫系數(shù)更小，具有更高的夾持可靠性。
　　對仿生微創(chuàng)手術(shù)器械的可操作性進(jìn)行評估。利用壓縮法得到牛椎骨的B型爆裂性骨折標(biāo)本，通過人工破壞法得到人椎骨的B型爆裂性骨折標(biāo)本；運(yùn)用內(nèi)窺鏡作為術(shù)中照明和成像設(shè)備，進(jìn)行仿生微創(chuàng)手