本文關鍵詞：喉環(huán)狀軟骨的生物力學數(shù)值模擬與實驗研究

  更多相關文章： 組織工程 環(huán)狀軟骨 支架 調(diào)試 有限元分析

【摘要】：人的呼吸和發(fā)音離不開喉組織內(nèi)部的環(huán)狀軟骨、甲狀軟骨及關節(jié)。每年喉癌、喉挫傷的患者大約有136000例，但是醫(yī)療設備及條件的局限性，對于患者往往實施喉頭切除術(shù)，再植入人工喉假肢。在喉頭切除術(shù)中，喉組織內(nèi)部的一些正常軟骨組織也會被切除，這種大面積切除往往會造成患者的二次創(chuàng)傷，人體也對喉假肢產(chǎn)生免疫排斥。然而組織工程的出現(xiàn)，增材制造的研究逐漸深入，在生物醫(yī)學工程領域探索出一個新的組織器官移植修復方法，即利用增材制造制備支架代替缺損組織。 本文首先利用三維重建軟件MIMICS將CT掃描正常人的頸部圖像數(shù)據(jù)進行預處理，反求出完整相連的環(huán)狀軟骨、甲狀軟骨以及關節(jié)的組織模型。然后對這個組織模型分離和光滑處理，獲取高精度的環(huán)狀軟骨和甲狀軟骨三維模型，并設計重建環(huán)甲關節(jié)組織模型，由整體到局部完成兩個軟骨和關節(jié)的建模，提高建模效率和精度。 對于環(huán)狀軟骨模型力學研究，模擬環(huán)狀軟骨在臨床手術(shù)中的受力情況。固定環(huán)狀軟骨弓下端，沿環(huán)狀軟骨板方向?qū)Νh(huán)狀軟骨施加垂直向下的載荷，最終得出環(huán)狀軟骨風險骨折范圍和非均質(zhì)制造數(shù)據(jù)。對于甲狀軟骨力學研究，分別模擬其在外界撞擊事故和聲帶張力調(diào)節(jié)下的受力情況，得出甲狀軟骨容易骨折部位，驗證了聚氨酯材料的力學特性是可以滿足軟骨支架的要求。 針對支架制備中出現(xiàn)的一些問題，，本文還對MEM-300-II型高溫沉積制造設備進行性能的調(diào)試優(yōu)化。對于制備出松散的失敗支架問題，通過分層控制處理方法來解決。對推桿送料機構(gòu)進行了調(diào)試，并改進調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，從而穩(wěn)定精確的實現(xiàn)送料均勻。然后對于噴頭溫度波動造成的噴嘴堵塞和聚氨酯漿料燒焦問題，進行分析和解決。針對噴頭掃描的線寬太細甚至拉斷等問題，通過反復試驗，得出送料速度和噴頭掃描速度的對應關系，保證掃描的線寬均勻。在支架制備過程中，穩(wěn)定的送料和出絲是支架制備的重要基礎，層層堆積中材料粘連性是支架制備的關鍵因素。 最后本文利用快速成型工藝，將重建出來的環(huán)狀軟骨模型導入MEM-300-II型設備制備環(huán)狀軟骨支架，并研究分析了支架和設備的不足和需要更加完善的地方，便于后續(xù)相關研究。
【關鍵詞】：組織工程 環(huán)狀軟骨 支架 調(diào)試 有限元分析
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R318.01
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 引言11-12
• 1.2 組織工程簡介12-15
• 1.2.1 組織工程概述12-14
• 1.2.2 組織工程支架的應用14-15
• 1.3 RP 技術(shù)15-19
• 1.3.1 RP 的簡介15-18
• 1.3.2 RP 的應用18-19
• 1.4 國內(nèi)外現(xiàn)狀19-20
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容及意義20-22
• 1.5.1 研究的目的和意義20-21
• 1.5.2 主要研究內(nèi)容21-22
• 第2章 環(huán)狀軟骨和甲狀軟骨的建模研究22-31
• 2.1 環(huán)狀軟骨和環(huán)甲軟骨的結(jié)構(gòu)22-23
• 2.2 CT 成像原理23-24
• 2.3 軟骨的三維重建24-30
• 2.3.1 MIMICS 軟件三維建模原理24-25
• 2.3.2 軟骨及關節(jié)模型的三維重建25-28
• 2.3.3 模型的分離和環(huán)甲關節(jié)的設計28-29
• 2.3.4 環(huán)狀軟骨模型面網(wǎng)格優(yōu)化29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 環(huán)狀軟骨模型有限元分析31-37
• 3.1 有限元分析流程31-32
• 3.2 ANSYS 軟件力學研究原理32
• 3.3 環(huán)狀軟骨有限元模型的建立32-33
• 3.3.1 單元選擇32-33
• 3.3.2 體網(wǎng)格劃分33
• 3.4 材料和載荷設定33-34
• 3.5 結(jié)果與討論34-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 第4章 甲狀軟骨的力學研究37-43
• 4.1 引言37
• 4.2 甲狀軟骨有限元模型的建立37-38
• 4.3 甲狀軟骨板的力學分析38-40
• 4.3.1 條件設定38-40
• 4.3.2 結(jié)果與討論40
• 4.4 環(huán)甲關節(jié)面的受力分析40-42
• 4.4.1 條件設定41
• 4.4.2 結(jié)果與討論41-42
• 4.5 本章小結(jié)42-43
• 第5章 MEM 原理和設備調(diào)試43-51
• 5.1 引言43
• 5.2 MEM 工藝原理43-44
• 5.3 模型分層處理44-46
• 5.4 MEM 設備的調(diào)試46-50
• 5.5 本章小結(jié)50-51
• 第6章 支架制備及優(yōu)化設想51-54
• 6.1 引言51
• 6.2 環(huán)狀軟骨支架制備51-52
• 6.3 支架和設備的優(yōu)化設想52-53
• 6.4 結(jié)果及討論53-54
• 第7章 總結(jié)與展望54-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-62
• 附錄62

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 顏永年,崔福齋,張人佶,胡蘊玉;人工骨的快速成形制造[J];材料導報;2000年02期

2 陳梅;左保齊;;組織工程軟骨支架材料綜述[J];現(xiàn)代絲綢科學與技術(shù);2011年03期

3 田振明;;環(huán)狀軟骨甲狀軟骨距離與聲調(diào)——提高聲調(diào)的實驗性手術(shù)研究[J];國外醫(yī)學.耳鼻咽喉科學分冊;1980年06期

4 徐小川,康宏,易新竹,王玉瑋;人顳下頜關節(jié)軟骨彈性模量的測定[J];口腔頜面修復學雜志;2000年01期

5 余海;環(huán)狀軟骨加壓的臨床應用新進展[J];華西醫(yī)學;2002年03期

6 朱利相;環(huán)狀軟骨舌骨連接喉重建術(shù)及呼吸的病理生理[J];山東醫(yī)藥;1978年02期

7 林智軍;王萬明;;組織工程軟骨生物支架材料研究新進展[J];中國組織工程研究與臨床康復;2007年18期

8 吳維才,王國喜;影響人股骨的力學性質(zhì)的實驗研究[J];醫(yī)用生物力學;1999年01期

9 翁雨來,商慶新,曹誼林;生命科學的新增長點——組織工程[J];牙體牙髓牙周病學雜志;2000年05期

10 張建明;張西正;李瑞欣;任婷婷;李昊;王賀燕;郝慶新;萬宗明;李建宇;劉璐;;快速成型方法制備組織工程支架的研究與應用[J];中國組織工程研究;2013年08期

本文編號：687711