套管柔性針及刺針機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析.pdf

1、微創(chuàng)介入手術(shù)是一種新興的治療手段，它以其創(chuàng)傷小、療效快、痛苦少等優(yōu)點，備受當(dāng)代醫(yī)療界的青睞。為了克服剛性針難以精確穿刺以及無法繞過骨骼等障礙實現(xiàn)靶向穿刺的弊端，有學(xué)者提出“柔性針”的概念。針對傳統(tǒng)柔性針存在的矯正路徑能力差和斜尖轉(zhuǎn)角難于精確控制的弊端，本文提出了“套管柔性針”，有效的解決了上述問題。本文對套管柔性針的受力和彎曲特性進行了分析，優(yōu)化了套管柔性針及其穿刺機構(gòu)，并進行了實驗研究。
　　首先，建立了針尖受力的力學(xué)建模，通過

2、對不同斜尖角度受力實驗結(jié)果的擬合，得到了最佳的針尖角度。通過對針尖斜面的應(yīng)力分析，基于組織特性參數(shù)，應(yīng)用能量原理，提出針尖切割角的計算方法。
　　其次，通過懸臂梁模型的撓度分析，對套管柔性針的針芯和套管直徑進行了優(yōu)化。對針體受力進行了分析，找出了使針體發(fā)生彎曲的主要力。利用有限元分析軟件對套管柔性針的彎曲特性進行了仿真研究，定性分析了套管柔性針的彎曲趨勢。
　　再次，基于套管柔性針的自由度分析，利用TRIZ理論對套管柔性針的

3、刺針機構(gòu)進行了創(chuàng)新設(shè)計。為了防止針體受力發(fā)生翹曲，利用有限元分析的方法，對針體支撐導(dǎo)向塊的布置進行了優(yōu)化，仿真結(jié)果證明了支撐導(dǎo)向塊布置的合理性。
　　最后，建立了套管柔性針穿刺實驗臺，測定了針與仿生組織間的摩擦系數(shù)，并對針尖角度的優(yōu)化結(jié)果進行了實驗驗證；采用ABS塑料制作套管柔性針的實驗樣針，并進行模擬實驗，驗證了套管柔性針的彎曲特性。
　　本文主要對套管柔性針的針尖受力及針體彎曲特性兩個基本問題進行了研究，對套管柔性針及其