對比傳統(tǒng)開放外科手術,微創(chuàng)外科手術具有諸多優(yōu)點,因而逐漸成為患者的首選手術方式。然而微創(chuàng)外科手術過程中無法直接觸及組織,致使手術醫(yī)生缺乏準確的觸覺感知和位置感知,嚴重影響了手術的效率和安全性。而且,微創(chuàng)手術夾鉗的開發(fā)過程中,尚不清楚夾鉗與生物軟組織的交互作用機理,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。因此,本文展開了微創(chuàng)手術器械的觸覺反饋及與軟組織的交互作用研究。本文構建了夾鉗執(zhí)行端的應力模型和數(shù)學模型。從模擬腹腔鏡手術的夾持動作和牽引動作出發(fā),開展了夾鉗夾持和牽引組織模擬試驗,研究了豬肝臟組織夾持加載的力學響應特征,以及不同牽引力、牽引速度對組織牽引行為的影響規(guī)律。主要研究結果如下:構建了夾持過程中鉗頭橫截面的應力分布模型,以及夾持和牽引過程中楔形齒橫截面的應力分布模型。構建了微創(chuàng)手術夾鉗執(zhí)行端的力傳遞模型和夾角模型。運用MATLAB軟件模擬了夾鉗末端的數(shù)學模型,結果表明隨著夾鉗內軸軸向位移的增加,夾鉗夾角逐漸減小,鉗頭集中力值先增大后減小。在夾持過程中,隨著軸向載荷目標值增大,夾鉗夾角值下降,夾鉗鉗頭中部集中力值上升。在牽引過程中,隨著預加載軸向力增大,未滑脫時的最大... 

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 微創(chuàng)手術介紹
    1.3 國內外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 微創(chuàng)手術發(fā)展
        1.3.2 微創(chuàng)手術夾鉗力反饋系統(tǒng)研究
    1.4 相關理論分析
        1.4.1 夾持過程接觸行為分析
        1.4.2 夾鉗機構性能的分析
        1.4.3 生物軟組織的力學特性
    1.5 選題意義及研究內容
        1.5.1 選題意義
        1.5.2 研究內容
第2章 夾鉗鉗頭測力系統(tǒng)集成及試驗方法介紹
    2.1 夾鉗鉗頭測力系統(tǒng)集成
        2.1.1 光纖法珀傳感器系統(tǒng)簡介
        2.1.2 傳感器的布置
        2.1.3 夾鉗鉗頭測力系統(tǒng)的應力模型
    2.2 實驗材料與方法
        2.2.1 試驗材料
        2.2.2 試驗設備
        2.2.3 試驗方法
    2.3 本章小結
第3章 夾鉗執(zhí)行端的數(shù)學模型構建
    3.1 微創(chuàng)手術夾鉗執(zhí)行端的數(shù)學模型
        3.1.1 力傳遞模型
        3.1.2 夾角模型
        3.1.3 夾鉗末端的數(shù)學模型
    3.2 本章小結
第4章 夾鉗夾持-牽引手術動作模擬試驗與分析
    4.1 夾持手術動作模擬試驗結果與分析
        4.1.1 試驗結果與分析
        4.1.2 肝臟組織形貌表征結果與分析
    4.2 手術牽引模擬試驗結果與分析
        4.2.1 特征牽引力-位移曲線及分段特性
        4.2.2 牽引力-位移變化規(guī)律與運動速度、載荷的關系
    4.3 本章小結
結論與展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文以及參研項目



本文編號：3679337