多自由度手术器械的结构设计与工作空间仿真

介绍了一种钢丝绳驱动的串联弯曲结构,并对其进行结构优化和工作空间仿真。通过理论分析及数值仿真,避免传统结构弯曲时发生的钢丝绳松弛现象,提高控制精度。建立手术器械的运动模型,用D-H法进行正向运动学求解,得到器械末端位置,采用数值仿真法模拟多自由度器械与传统直器械的工作空间,并进行对比分析。结果表明多自由度器械相比传统直器械工作空间更大,具有更好的灵活性。

单孔腹腔镜手术器械研究的最新进展

背景:单孔腹腔镜外科手术因其创伤小、术后疼痛轻、住院时间短、美容效果好等特点,成为当今医学科技最前沿的发展方向。但是目前单孔腹腔镜手术器械较少且存在不足,不能满足微创外科的要求。目的:确认单孔腹腔镜手术的可行性,总结分析现存的几种单孔腹腔镜手术操作平台及多自由度器械,以期对单孔腹腔镜手术器械进行优化、改进,提高其应用能力。方法:利用计算机检索万方数据库、清华同方数据库、维普数据库、Springer Link全文电子期刊、IEEE数据库、Elsevier数据库、国家知识产权局专利、美国专利、欧洲专利,检索英文关键词为"single-port access,laparoscopic surgery,minimally invasive surgery,ports,multi-degree-of-freedom instruments",中文关键词为"单孔入路,腹腔镜外科,微创外科,平台,多自由度器械",主要筛选出近10年内最具代表性的文献资料。经查阅、整理出35篇可支持本综述的文献。结果与结论:单孔腹腔镜技术已成为现在微创外科的主流;现存的平台都已将多孔集中为单孔,达到对患者创伤更小的目的,但仍需在放置稳定性、经济性、功能整合等方面改进;现存的多自由度器械已通过增加关节的方式实现了多自由度运动,但过于复杂的传动机构、不甚便捷的控制系统以及过高的经济成本仍阻碍微创外科技术进一步的发展。

一种新型腹腔镜多自由度手术器械在外科基本技能培训中的应用效果

目的:探讨一种新型腹腔镜多自由度手术器械在外科基本技能培训中的应用效果并分析其学习曲线。方法:收集2023年1—10月在解放军总医院腹腔镜外科医师培训基地接受培训的50名学员的教学记录信息。在培训前按照随机数字表法将50名学员随机分为常规器械组和新型器械组,每组25名。根据研究设计进行“精准夹豆-梅花桩夹豆-套圈定位-双手穿线-缝合打结”5个模块的培训,训练完成后进行考核,记录每个模块的完成时间。两组学员培训前后完成操作时间的变化比较采用倍差(DID)法进行统计分析,学习曲线的拟合分析采用累积求和法。结果:培训前,两组学员完成5个模块所需时间的差异均无统计学意义(P值均>0.05);培训后,两组学员完成5个模块的时间均较培训前缩短[精准夹豆:(63.7±9.3)s比(85.4±18.2)s,t=2.38,P=0.035;梅花桩夹豆(45.2±6.8)s比(103.1±57.2)s,t=8.77,P=0.047;套圈定位:(78.5±19.1)s比(126.2±26.3)s,t=6.96,P=0.019;双手穿线:(63.3±21.2)s比(105.8±27.9)s,t=3.43,P=0.015;缝合打结:(160.2±79.5)s比(228.9±96.6)s,t=4.58,P=0.008];新型器械组学员完成5个模块所用次均操作时间均短于常规器械组(精准夹豆DID值为37.66,t=2.43,P=0.007;梅花桩夹豆DID值为58.42,t=3.03,P=0.013;套圈定位DID值为28.33,t=2.83,P=0.031;双手穿线DID值为48.89,t=2.10,P=0.042;缝合打结DID值为54.78,t=3.57,P=0.012);在梅花桩夹豆、套圈定位和缝合打结模块学习曲线中,新型器械组达到熟练所需的课时均少于常规器械组(梅花桩夹豆:第3学时比第4学时;套圈定位:第4学时比第5学时;缝合打结:第3学时比第5学时);在精准夹豆和双手穿线模块,常规器械组和新型器械组均在第5学时跨越学习曲线,但是两组的曲线斜率的差异有统计学意义(精准夹豆:t=-2.85,P=0.004;双手穿线:t=-2.66,P=0.008)。结论:新型腹腔镜多自由度手术器械在腹腔镜培训教学可以提升学习效果、缩短学习曲线,表现出了较好的应用效果,具备了一定临床试用的可能性。

微创食管缝合器的运动学与动力学分析研究

提出了一种新型的应用于食管空肠吻合术的微创食管缝合器的机械结构,并应用D-H坐标系法和基于旋量理论的Kane方程分别进行了运动学仿真和动力学分析。运动学仿真表明,微创食管缝合器定夹钳在初始状态和定位状态之间时,具有一个自由度,满足机构运动的条件。动力学分析表明,为保证微创食管缝合器的运动平稳,驱动力能够满足临床力学传递要求。