套管柔性針及刺針機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(diǎn)，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(shí)現(xiàn)靶向穿刺的弊端，有學(xué)者提出“柔性針”的概念。針對(duì)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(duì)套管柔性針的受力和彎曲特性進(jìn)行了分析，優(yōu)化了套管柔性針及其穿刺機(jī)構(gòu)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　首先，建立了針尖受力的力學(xué)建模，通過

2、對(duì)不同斜尖角度受力實(shí)驗(yàn)結(jié)果的擬合，得到了最佳的針尖角度。通過對(duì)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(jì)算方法。
　　其次，通過懸臂梁模型的撓度分析，對(duì)套管柔性針的針芯和套管直徑進(jìn)行了優(yōu)化。對(duì)針體受力進(jìn)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(duì)套管柔性針的彎曲特性進(jìn)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(duì)套管柔性針的

3、刺針機(jī)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。為了防止針體受力發(fā)生翹曲，利用有限元分析的方法，對(duì)針體支撐導(dǎo)向塊的布置進(jìn)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(shí)驗(yàn)臺(tái)，測定了針與仿生組織間的摩擦系數(shù)，并對(duì)針尖角度的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；采用ABS塑料制作套管柔性針的實(shí)驗(yàn)樣針，并進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了套管柔性針的彎曲特性。
　　本文主要對(duì)套管柔性針的針尖受力及針體彎曲特性兩個(gè)基本問題進(jìn)行了研究，對(duì)套管柔性針及其