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(shù)(Minimally Invasive Surgery)集成了信息、微電子、自動(dòng)化、機(jī)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(jìn)的外科技術(shù)。然而關(guān)于微創(chuàng)器械與軟組織界面的交互作用機(jī)理尚不清楚，其已嚴(yán)重阻礙微創(chuàng)外科技術(shù)向智能化、信息化方向的發(fā)展。本文模擬手術(shù)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(jī)理研究提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。開(kāi)展的主要研究工作及得

2、到的主要結(jié)論如下:
　　從模擬微創(chuàng)手術(shù)夾持和牽引操作出發(fā)，開(kāi)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(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)(HY0580)，將微創(chuàng)手術(shù)器械鉗頭作為蠕變?cè)囼?yàn)的壓頭，設(shè)計(jì)了豬肝臟組織的一維壓縮力學(xué)實(shí)驗(yàn)，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(yàn)發(fā)現(xiàn):肝臟蠕變特性具有較強(qiáng)的時(shí)間、載荷及加載速度相關(guān)性;進(jìn)

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(xué)變化的相關(guān)關(guān)系，并構(gòu)建了多尺度的蠕變進(jìn)程示意模型。
　　以美國(guó)CETR多功能摩擦磨損測(cè)試儀(UMT-II，Bruker公司)為試驗(yàn)裝置主體，建立了單邊鉗頭法向加載單向滑動(dòng)的器械-組織接觸滑動(dòng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，研究了組織表面滑液狀態(tài)、手術(shù)操作中組織牽引角度和手術(shù)器械鉗頭表面幾何構(gòu)型三個(gè)不同因素對(duì)微創(chuàng)器械夾持穩(wěn)定性的影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示:組織表面存在過(guò)量組織液時(shí)，鉗頭-組織之間摩擦力明顯降低，夾

4、持安全性較差;當(dāng)牽引角度為15°時(shí)，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(gòu)型（無(wú)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(gòu)建了不同夾持條件作用下肝臟組織蠕變特性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù);試驗(yàn)測(cè)定了不同因素下夾鉗-組織接觸滑動(dòng)過(guò)程中的摩擦力;展開(kāi)了對(duì)器械夾持安全性的定量分析、簡(jiǎn)化模型的接觸滑動(dòng)機(jī)制分析，為未來(lái)發(fā)展智能化、信息化微創(chuàng)外科技術(shù)以及新型微創(chuàng)器械鉗頭設(shè)