套管柔性針穿刺人體組織受力及運動分析.pdf

1、目前，靶向穿刺手術(shù)中，由于斜尖柔性針不對稱的針尖與組織間相互作用，可使柔性針在穿刺過程中發(fā)生彎曲，從而避開一些骨骼和敏感器官等障礙，到達傳統(tǒng)剛性手術(shù)針無法到達的目標靶點，因而受到醫(yī)生的關(guān)注，也成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點。現(xiàn)階段研究的柔性針存在斜尖轉(zhuǎn)角無法精確控制和矯正穿刺路徑能力較差等問題，為解決上述弊端，本文提出了一種“套管柔性針”，并對套管柔性針穿刺組織進行了深入的研究：
　　首先，在比較現(xiàn)有的軟組織建模方法的基礎(chǔ)上，通過對軟組

2、織力學(xué)特性分析，采用線彈性有限元的算法，建立了組織的有限元模型；然后對仿生物組織的材料進行選擇并對所選材料（瓊脂膠）做了壓縮實驗，對其破壞機理進行了分析，為套管柔性針穿刺組織提供了理論依據(jù)和實驗基礎(chǔ)。
　　其次，對柔性套管和柔性針的材料進行了選擇，并通過實驗分析了套管柔性針彎曲應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系。根據(jù)桿件大變形理論，對柔性套管約束下柔性針自身受力及耦合變形進行了分析，之后利用靜力平衡依次對套管柔性針穿刺組織時受到的夾緊力、側(cè)向力

3、（切割反力）以及摩擦力進行了研究，建立了相應(yīng)的力學(xué)模型，并通過ABAQUS軟件對整個穿刺力進行了仿真。
　　然后，基于套管柔性針穿刺組織的受力以及穿刺過程的分析，利用懸臂梁建立了套管柔性針穿刺組織的徑向運動學(xué)模型，通過剛性桿件模型建立了套管柔性針穿刺組織的軸向運動學(xué)模型，并通過最小勢能原理和虛功原理對該模型進行了有限元分析，然后通過ABAQUS軟件對套管針穿刺組織的力-變形運動學(xué)進行了仿真分析。
　　最后，建立了套管柔性針穿