论文摘要
活检穿刺是一种用于肿瘤诊断的较为成熟的手术方式,虽然与传统手术相比具有微创性,费用低等优势,但也存在取样精度和取样效率较低等问题。重要原因之一是穿刺过程中摩擦力使组织与活检针发生了形变,进而降低了取样精度和取样效率。采用超声振动辅助穿刺的方法可有效减小穿刺过程中的摩擦力,为了探究超声振动辅助穿刺过程中的摩擦特性,设计了两组实验分别研究超声振动频率和穿刺速度对摩擦力的影响规律。为了排除实验结果仅适用于肝脏组织,扩大规律适用范围,实验材料分别选用离体不超过4小时的新鲜猪肝和仿生组织材料明胶。明胶是一种常见的组织替代物,制备简单,价格低廉,通过改变其配比可以具有不同的力学性能,进而达到替代不同生物软组织进行实验的目的,采用的配比为明胶粒与水按12%混合而成的明胶假体,明胶占总质量的12%,使用时将明胶溶于热水,搅拌,在室温环境下放置16h使明胶凝固并达到室温。第一组实验,探究超声振动频率对摩擦力的影响规律,将新鲜猪肝组织和仿生组织材料明胶放在活检穿刺实验台上,在振幅和穿刺速度相同,频率分别为30、40、50、60kHz的条件下进行活检穿刺实验,测得穿刺过程中穿刺针在不同频率下的摩擦力。实验结果表明,无论是以猪肝还是明胶为实验材料,穿刺过程中摩擦力都随着超声振动频率的增大而减小,且大致呈指数为负的幂函数形式减小。第二组实验,探究穿刺速度对摩擦力的影响规律,为了避免实验规律的偶然性,设置了不同超声振动频率及振幅条件下穿刺速度对摩擦力影响的多组实验:第一组在振动频率为30kHz,振幅为5、18、38μm下分别进行穿刺速度为1、10、20mm/s的穿刺实验,第二组在振动频率为40kHz,振幅为5、18、38μm下分别进行穿刺速度为1、10、20mm/s的穿刺实验,第三组,在不加振动的条件下分别进行穿刺速度为1、10、20mm/s的对比实验。实验结果表明,是否附加超声振动,穿刺过程中摩擦力均随穿刺速度的增大而增大,且随着穿刺速度的增大,摩擦力基本呈线性增加。无振动时,摩擦力的增大速度明显大于附加超声振动时的增大速度,附加超声振动后,摩擦力随振幅的增大而减小,摩擦力的增大速度也随振幅的增大而减小。猪肝及明胶两种不同的材料均得到相似的实验结果,表明实验结果具有广泛的实用性。
论文目录
文章来源
类型: 国内会议
作者: 孙春生,刘子豪,魏鹏鹏,张勤河,张洪才
关键词: 活检穿刺,超声振动,摩擦力,穿刺速度
来源: 第18届全国特种加工学术会议 2019-07-31
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,医药卫生科技
专业: 物理学,工业通用技术及设备,肿瘤学
单位: 山东大学机械工程学院机械工程国家级实验教学示范中心高效洁净机械制造教育部重点试验室
分类号: R730.4;TB559
DOI: 10.26914/c.cnkihy.2019.068768
页码: 251
总页数: 1
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