基于鱷魚吻部力學特征的仿生微創(chuàng)手術器械.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特征和齒形特征的微創(chuàng)椎內(nèi)復位鉗。在內(nèi)窺鏡的輔助下，椎內(nèi)復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)復位鉗體積小、結構剛度大的要求，以暹羅鱷頭骨為仿生目標，利用Mimics、Ge

2、omagic和SolidWorks對鱷魚頭骨進行三維重構，利用ANSYS進行頭骨特征的生物力學分析，得到可以用于仿生結構設計的頭骨特征；根據(jù)仿生原理進行椎內(nèi)復位鉗的結構設計，并利用ANSYS對其進行結構參數(shù)優(yōu)選。為保證椎內(nèi)復位鉗擁有夾持可靠性，根據(jù)鱷魚牙齒的形態(tài)特征和分布進行仿生夾鉗齒的設計。
　　為驗證所設計的椎內(nèi)復位鉗的力學性能，對復位鉗所能承受的最大夾持力進行測量，運用數(shù)字圖像相關法對椎內(nèi)復位鉗與其對比模型進行剛度測試。結果

3、表明，具有仿生結構的復位鉗剛度更大，機械性能得到明顯提升。為驗證椎內(nèi)復位鉗的夾持可靠性，分別進行仿生齒、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)手術器械的可操作性進行評估。利用壓縮法得到牛椎骨的B型爆裂性骨折標本，通過人工破壞法得到人椎骨的B型爆裂性骨折標本；運用內(nèi)窺鏡作為術中照明和成像設備，進行仿生微創(chuàng)手