本文關(guān)鍵詞：面向活檢穿刺試驗(yàn)的明膠假體力學(xué)本構(gòu)關(guān)系研究及穿刺參數(shù)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：細(xì)胞病理學(xué)檢查是診斷癌癥的主要方法,該檢查首先需要獲取目標(biāo)器官的組織樣本。由于具有花費(fèi)低,創(chuàng)傷小,并發(fā)癥少,愈合較快等優(yōu)點(diǎn),目前臨床上提取組織標(biāo)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(biāo)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(shí)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產(chǎn)生變形。由此可見,行之有效的手段是通過對(duì)軟組織及針尖進(jìn)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(dá)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(duì)象,并對(duì)明膠假體的力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試及本構(gòu)模型建模,并基于該假體進(jìn)行了活檢穿刺參數(shù)優(yōu)化正交試驗(yàn)。 本文采用壓痕試驗(yàn)測(cè)得小變形下明膠假體材料的壓力時(shí)間曲線,通過公式計(jì)算出了Neo-hookean超彈性本構(gòu)模型參數(shù),在matlab軟件中采用最小二乘法將該組數(shù)據(jù)與粘彈性本構(gòu)模型進(jìn)行擬合,獲得了prony級(jí)數(shù)粘彈性本構(gòu)模型參數(shù),并進(jìn)行了有限元仿真驗(yàn)證；采用單軸拉伸試驗(yàn)測(cè)得大變形下假體材料的應(yīng)力應(yīng)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(gòu)模型的參數(shù)。通過將獲得的試驗(yàn)結(jié)果及本構(gòu)模型參數(shù)與相關(guān)文獻(xiàn)中生物軟組織的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比對(duì),證實(shí)了明膠假體與生物軟組織本構(gòu)關(guān)系上的相似性。 由于有限元分析軟件ABAQUS自帶材料屬性編輯器存在不足及盲點(diǎn),本文通過將推導(dǎo)出的應(yīng)力本構(gòu)關(guān)系寫入ABAQUS用戶材料子程序VUMAT中,開發(fā)了軟組織力學(xué)本構(gòu)模型VUMAT子程序,并同ABAQUS自帶的材料設(shè)定進(jìn)行比對(duì)確定了子程序的準(zhǔn)確性。該模型有利于下一步引入合適于軟組織的失效準(zhǔn)則,模擬整個(gè)活檢穿刺過程。 采用力學(xué)性能相對(duì)穩(wěn)定的明膠假體作為穿刺對(duì)象,減少了生物軟組織力學(xué)性能差異對(duì)穿刺試驗(yàn)的影響。本文將進(jìn)針?biāo)俣�、進(jìn)針深度、針尖角度等因素作為影響因子設(shè)計(jì)實(shí)施了正交穿刺試驗(yàn),以穿刺前后針尖偏差為評(píng)價(jià)指標(biāo),明確了不同因素對(duì)穿刺精度影響的主次順序,并獲得了最佳進(jìn)針參數(shù)組合。
【關(guān)鍵詞】：活檢穿刺 明膠假體 力學(xué)本構(gòu) VUMAT 正交試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R318.01
【目錄】：

• 摘要11-13
• ABSTRACT13-15
• 第1章 緒論15-27
• 1.1 課題背景及意義15-18
• 1.1.1 課題背景15-18
• 1.1.2 課題意義18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-24
• 1.2.1 軟組織假體在穿刺模擬試驗(yàn)的使用現(xiàn)狀18-19
• 1.2.2 軟組織力學(xué)性能研究19-22
• 1.2.3 ABAQUS的用戶材料子程序開發(fā)22-23
• 1.2.4 活檢穿刺參數(shù)優(yōu)化研究23-24
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容24-27
• 第2章 軟組織力學(xué)性能及其本構(gòu)關(guān)系模型27-37
• 2.1 不均勻性、各向異性27
• 2.2 彈性27-28
• 2.3 超彈性28-31
• 2.3.1 N階多項(xiàng)式模型29-30
• 2.3.2 N階減縮多項(xiàng)式模型30
• 2.3.3 Ogden模型30-31
• 2.4 粘彈性31-35
• 2.4.1 Maxwell模型31-32
• 2.4.2 Kelvin模型32-33
• 2.4.3 三單元模型33-34
• 2.4.4 廣義Maxwell模型34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-37
• 第3章 明膠假體力學(xué)性能測(cè)試試驗(yàn)37-49
• 3.1 假體材料的選定37
• 3.2 明膠假體壓痕試驗(yàn)37-45
• 3.2.1 試驗(yàn)設(shè)備38
• 3.2.2 試驗(yàn)過程38-39
• 3.2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與結(jié)果39-43
• 3.2.4 仿真驗(yàn)證43-45
• 3.3 明膠假體單軸拉伸試驗(yàn)45-48
• 3.3.1 試驗(yàn)設(shè)備45-46
• 3.3.2 試驗(yàn)過程46-47
• 3.3.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與結(jié)果47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第4章 基于VUMAT的軟組織力學(xué)本構(gòu)模型子程序開發(fā)49-59
• 4.1 ABAQUS用戶材料子程序介紹49-52
• 4.1.1 UMAT與VUMAT49
• 4.1.2 VUMAT子程序接口49-51
• 4.1.3 VUMAT中的變量51-52
• 4.2 Neo-Hookean超彈性本構(gòu)的VUMAT描述52-55
• 4.2.1 Neo-Hookean超彈性材料的本構(gòu)方程52-53
• 4.2.2 Neo-Hookean超彈性本構(gòu)在VUMAT中的實(shí)現(xiàn)53-55
• 4.2.3 Neo-Hookean超彈性本構(gòu)的仿真驗(yàn)證55
• 4.3 prony級(jí)數(shù)粘彈性本構(gòu)的VUMAT描述55-57
• 4.3.1 prony級(jí)數(shù)粘彈性材料的本構(gòu)方程55-56
• 4.3.2 prony級(jí)數(shù)粘彈性本構(gòu)在VUMAT中的實(shí)現(xiàn)56-57
• 4.3.3 prony級(jí)數(shù)粘彈性本構(gòu)的仿真驗(yàn)證57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 第5章 穿刺活檢參數(shù)優(yōu)化正交試驗(yàn)59-67
• 5.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)59-61
• 5.2 正交穿刺試驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理61-65
• 5.2.1 試驗(yàn)設(shè)備61-62
• 5.2.2 試驗(yàn)過程62-63
• 5.2.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析63-65
• 5.3 本章小結(jié)65-67
• 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-75
• 致謝75-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77-78
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表78

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：面向活檢穿刺試驗(yàn)的明膠假體力學(xué)本構(gòu)關(guān)系研究及穿刺參數(shù)優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：428462