活檢針內(nèi)壁加工工藝及其對取樣長度的影響.pdf

1、目前，活體組織檢查（簡稱活檢）是準(zhǔn)確性最高的癌癥檢查和診斷方法。提高活檢檢查結(jié)果的準(zhǔn)確性對于制定合適有效的治療方案具有重要意義。增大活檢取樣的樣本長度可以提高檢查準(zhǔn)確性，減少活檢穿刺的次數(shù)，減小病人的痛苦。活檢針內(nèi)壁表面質(zhì)量是影響活檢樣本長度的重要因素之一。目前臨床診斷使用的活檢針管內(nèi)壁比較粗糙，活檢樣本在針管內(nèi)會受到很大的摩擦阻力，嚴(yán)重制約了活檢針管取得較長樣本的能力。因此，本文使用磁性磨粒拋光和磨粒流拋光兩種工藝分別加工活檢針管內(nèi)壁

2、，降低其表面粗糙度，減小針管內(nèi)壁摩擦力，增大取樣長度。本文通過分析拋光針管內(nèi)壁的表面形貌及紋理方向，并測量針管內(nèi)壁摩擦力和取樣長度，研究磁性磨粒拋光和磨粒流拋光對針管的取樣性能的影響，為針管內(nèi)壁拋光工藝的選擇和工藝路線的制定提供依據(jù)。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)本文首先提出了一種空心針管內(nèi)壁摩擦力的測量方法。本方法通過刺穿多個長度的樣品將刺入力的三個分量分離，分別得到針尖切削力Fc，針管內(nèi)壁摩擦力Fl和針管外壁摩擦力

3、Fo。首先使用刺穿各長度樣品的方法測量Fo。然后將Fo從最大刺入力中分離并得到針尖即將穿出樣品時的Fc+Fl值。假設(shè)在不同長度樣品中Fc相同并且Fl與樣品長度l成正比，那么Fc+Fi與l的擬合直線的斜率為單位長度內(nèi)壁摩擦力ffi，在Fc+Fi軸的截距為Fc。使用該方法可以測量具有不同內(nèi)壁表面質(zhì)量的針管的內(nèi)壁摩擦力，進而研究針管內(nèi)壁加工工藝對針管內(nèi)壁摩擦力的影響。
　　(2)為了能夠得到穩(wěn)定、可重復(fù)性好的針管內(nèi)壁摩擦力測量結(jié)果，本文

4、使用模擬組織材料PVC溶膠作為被刺材料。為了使PVC溶膠材料的性質(zhì)更接近于生物組織材料并且具有更大的使用范圍，本文通過改變PVC溶膠材料的成分參數(shù)（軟化劑與PVC液體塑料的質(zhì)量比，礦物油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以及玻璃微珠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）調(diào)節(jié)其力學(xué)性質(zhì)和醫(yī)學(xué)成像性質(zhì)。使用實驗設(shè)計的方法，制作具有不同成分參數(shù)的PVC溶膠樣品并測試其性質(zhì)。通過回歸分析，建立了PVC溶膠材料的性質(zhì)與其成分參數(shù)之間的回歸模型，并驗證了回歸模型的準(zhǔn)確性。使用該模型可以根據(jù)PVC

5、溶膠材料的成分參數(shù)預(yù)測其力學(xué)和醫(yī)學(xué)成像性質(zhì)，也可以根據(jù)特定的物理性質(zhì)設(shè)計PVC溶膠材料的成分參數(shù)。
　　(3)為了降低針管內(nèi)壁摩擦力，本文使用磁性磨粒拋光工藝降低針管內(nèi)壁表面粗糙度。通過控制拋光時間得到MAF-10（十個拋光行程）和MAF-2（兩個拋光行程）針管。通過對MAF-10、MAF-2和MAF-0（未拋光）三種針管的內(nèi)壁表面微觀形貌的測量，計算內(nèi)壁表面形貌紋理參數(shù)Str，βx，βy，分析表面微觀形貌紋理的方向性。由于在拋光

6、過程中，磁性磨粒在針管圓周方向的速度明顯高于其沿針管軸線方向的速度，因此其產(chǎn)生的表面紋理方向沿針管圓周方向。為了得到具有另一種表面形貌紋理方向的針管內(nèi)壁，本文使用低粘性磨粒流拋光工藝拋光針管內(nèi)壁。通過工藝實驗確定了拋光工藝參數(shù)。經(jīng)過不同的拋光時間得到AFP-3200(3200個拋光行程)和AFP-800(800個拋光行程)針管。通過計算AFP-3200、AFP-800和AFP-0（未拋光）針管的內(nèi)壁微觀表面形貌紋理參數(shù)Str，βx和βy

7、發(fā)現(xiàn)使用低粘性磨粒流拋光工藝加工針管內(nèi)壁得到的表面紋理方向性不明顯，其產(chǎn)生的表面形貌的方向趨向于與針管軸線方向平行。
　　(4)使用本文提出的測量針管內(nèi)壁摩擦力的方法，在不同實驗材料和刺入速度下測量MAF-10、MAF-2和MAF-0針管的內(nèi)壁摩擦力，均發(fā)現(xiàn)MAF-10針管的ffi最小，MAF-2針管的ffi最大，MAF-0針管的ffi居中。根據(jù)PVC溶膠材料樣本在針管中的變形可以計算得到樣本與針管內(nèi)壁之間的摩擦系數(shù)μr。MAF-

8、10針管的μr最小，MAF-2針管的μr最大，MAF-0針管的μr居中。根據(jù)棘齒原理建立了基于表面微觀形貌計算表觀摩擦系數(shù)的模型。計算得到的三種針管內(nèi)壁表觀摩擦系數(shù)μa與實驗得到的μr接近。根據(jù)摩擦系數(shù)的計算結(jié)果分析得出，短時間磁性磨粒拋光(MAF-2)得到的垂直于針管軸線方向的表面紋理會增大針管內(nèi)壁摩擦力。當(dāng)針管內(nèi)壁表面粗糙度充分降低后，紋理方向?qū)︶樄軆?nèi)壁摩擦力產(chǎn)生的不利影響將不再顯著。此時針管內(nèi)壁表面粗糙度是影響針管內(nèi)壁摩擦力的主要

9、因素。因此，使用磁性磨粒拋光加工針管內(nèi)壁應(yīng)進行較長時間拋光，充分降低針管內(nèi)壁的表面粗糙度，避免短時間拋光形成的表面紋理對內(nèi)壁摩擦力的不利影響。在PVC溶膠材料和豬肝、雞胸肉組織中測量磁性磨粒拋光得到的三種針管的取樣長度結(jié)果表明MAF-10針管的取樣長度最大，MAF-2針管的取樣長度最小，MAF-0針管的取樣長度居中。取樣長度隨針管內(nèi)壁摩擦力值的增大而減小。
　　(5)使用本文提出的測量針管內(nèi)壁摩擦力的方法，在PVC溶膠材料中測量磨

10、粒流拋光得到的三種針管的內(nèi)壁摩擦力。結(jié)果表明，AFP-3200針管的ffi最小，AFP-800針管的ffi居中，AFP-0針管的ffi最大。由于磨粒流拋光工藝得到的拋光表面形貌的紋理方向性不明顯，趨向于樣本運動方向，因此表面紋理方向不會對針管內(nèi)壁摩擦力造成不利影響。磨粒流拋光得到的針管的ffi隨表面粗糙度Ra的減小而減小。在PVC溶膠材料中測量磨粒流拋光得到的三種針管的取樣長度得出AFP-3200針管的取樣長度最大，AFP-800針管的