面向活檢穿刺試驗的明膠假體力學本構關系研究及穿刺參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、細胞病理學檢查是診斷癌癥的主要方法，該檢查首先需要獲取目標器官的組織樣本。由于具有花費低，創(chuàng)傷小，并發(fā)癥少，愈合較快等優(yōu)點，目前臨床上提取組織標本的首選方法是穿刺活檢法。
　　穿刺活檢就是利用中空取樣針刺入目標軟組織，切下少量組織樣本并保存在針芯空腔中一并取出的方法。在實際臨床中，穿刺活檢的取樣精度及取樣效率一直不盡如人意，往往需要取樣多次才能獲得較為理想的組織樣本，造成這種問題的原因主要是穿刺過程中組織及活檢針受相互作用力作用而

2、產(chǎn)生變形。由此可見，行之有效的手段是通過對軟組織及針尖進行研究，降低穿刺活檢過程中針與組織的相互作用力，減少針與組織的變形，最終達到提高活檢取樣精度和效率的目的。
　　本文選定明膠假體作為穿刺對象，并對明膠假體的力學性能進行了試驗測試及本構模型建模，并基于該假體進行了活檢穿刺參數(shù)優(yōu)化正交試驗。
　　本文采用壓痕試驗測得小變形下明膠假體材料的壓力時間曲線，通過公式計算出了Neo-hookean超彈性本構模型參數(shù)，在matlab

3、軟件中采用最小二乘法將該組數(shù)據(jù)與粘彈性本構模型進行擬合，獲得了prony級數(shù)粘彈性本構模型參數(shù)，并進行了有限元仿真驗證;采用單軸拉伸試驗測得大變形下假體材料的應力應變曲線，獲得了材料的破裂閾值，并在ABAQUS軟件中通過擬合獲得了4階Ogden超彈性本構模型的參數(shù)。通過將獲得的試驗結果及本構模型參數(shù)與相關文獻中生物軟組織的測試結果進行比對，證實了明膠假體與生物軟組織本構關系上的相似性。
　　由于有限元分析軟件ABAQUS自帶材料屬

4、性編輯器存在不足及盲點，本文通過將推導出的應力本構關系寫入ABAQUS用戶材料子程序VUMAT中，開發(fā)了軟組織力學本構模型VUMAT子程序，并同ABAQUS自帶的材料設定進行比對確定了子程序的準確性。該模型有利于下一步引入合適于軟組織的失效準則，模擬整個活檢穿刺過程。
　　采用力學性能相對穩(wěn)定的明膠假體作為穿刺對象，減少了生物軟組織力學性能差異對穿刺試驗的影響。本文將進針速度、進針深度、針尖角度等因素作為影響因子設計實施了正交穿刺