腹腔鏡夾鉗-軟組織界面夾持行為研究.pdf

1、微創(chuàng)外科技術(Minimally Invasive Surgery)集成了信息、微電子、自動化、機器人、精密制造、新材料與傳統(tǒng)醫(yī)療。短短幾十年的發(fā)展，微創(chuàng)外科已經(jīng)發(fā)展成為主流、先進的外科技術。然而關于微創(chuàng)器械與軟組織界面的交互作用機理尚不清楚，其已嚴重阻礙微創(chuàng)外科技術向智能化、信息化方向的發(fā)展。本文模擬手術操作條件下，研究了腹腔鏡夾鉗-軟組織界面的夾持行為，旨在為微創(chuàng)器械與軟組織界面的交互作用機理研究提供實驗數(shù)據(jù)。開展的主要研究工作及得

2、到的主要結論如下:
　　從模擬微創(chuàng)手術夾持和牽引操作出發(fā)，開展了肝臟組織在腹腔鏡鉗頭夾持作用下的蠕變特性研究和牽引作用下的夾持安全性研究。利用已有的微控電子萬能材料試驗機(HY0580)，將微創(chuàng)手術器械鉗頭作為蠕變試驗的壓頭，設計了豬肝臟組織的一維壓縮力學實驗，研究了豬肝臟組織在不同的夾持條件下（法向載荷、加載速度）的蠕變特性，并建立了肝臟組織典型分段型的蠕變特性曲線。試驗發(fā)現(xiàn):肝臟蠕變特性具有較強的時間、載荷及加載速度相關性;進

3、而建立了夾持部位的宏觀尺寸形變、微觀尺度生理組織學變化的相關關系，并構建了多尺度的蠕變進程示意模型。
　　以美國CETR多功能摩擦磨損測試儀(UMT-II，Bruker公司)為試驗裝置主體，建立了單邊鉗頭法向加載單向滑動的器械-組織接觸滑動試驗模型，研究了組織表面滑液狀態(tài)、手術操作中組織牽引角度和手術器械鉗頭表面幾何構型三個不同因素對微創(chuàng)器械夾持穩(wěn)定性的影響。試驗結果顯示:組織表面存在過量組織液時，鉗頭-組織之間摩擦力明顯降低，夾

4、持安全性較差;當牽引角度為15°時，鉗頭-組織之間摩擦力最大，夾持安全性最好;四種不同表面構型（無齒、楔形齒、梯形齒、正弦齒）的鉗頭中，楔形齒的夾持安全性最好。
　　初步建立了鉗頭作用下肝臟組織的蠕變模型，構建了不同夾持條件作用下肝臟組織蠕變特性的基礎數(shù)據(jù)庫;試驗測定了不同因素下夾鉗-組織接觸滑動過程中的摩擦力;展開了對器械夾持安全性的定量分析、簡化模型的接觸滑動機制分析，為未來發(fā)展智能化、信息化微創(chuàng)外科技術以及新型微創(chuàng)器械鉗頭設