生体軟組織の切断加工における組織の変形抑制に関する研究

生物软组织切割过程中抑制组织变形的研究

• 批准号: 22K03843
• 负责人: 佐竹 うらら
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03843/
• 关键词: 軟質材料; 切断加工; 生体組織

外科手術で頻繁に行われる生体軟組織の切断は，脳神経外科や心臓血管外科の手術においては手術の成否にも直接関わる重要な操作である．しかし，生体軟組織は非常に変形しやすいことから，切断の際，刃が押し込まれてから切断が開始するまでに押しつぶされて大きく変形し，挫滅や菲薄化といった致命的な問題が起こる．そのため，生体軟組織の切断では，いかに変形させずに切断するか，すなわち“切断の開始しやすさ”が重要な課題であるが，軟質材料を対象とした加工は加工学において大きく遅れた分野であり，切断加工に関しても加工理論が存在しない．本研究は，切断理論の基礎となる “切断の開始しやすさ”の決定機序を解明し，切断開始までの変形を抑制可能なメスを開発することを目的とする．今年度は，まず，“切断の開始しやすさ”の決定機序を解明するうえで不可欠となる，刃先直下の引張応力に対する“切断対象表面の追従挙動”の影響の解明を目指した．これまでに，切断の開始をもたらす刃先直下の引張応力に対し，“切断対象表面の追従挙動”が強く相関することを見出しているが，その影響に関する詳細は不明であった．そこで，応力解析により，刃先周辺の応力分布における引張応力の大きさ，および刃先直下への集中程度に対する追従挙動の影響を明らかにした．また，その“切断対象表面の追従挙動”に対する切断条件の影響の解明を目指し，高速度カメラを用いて刃先近傍の追従挙動を実験的に評価可能な装置を構築した．そして，刃先形状，刃厚，刃の進入角度，切断対象に加える把持力といった各種切断条件下で追従挙動の評価を行い，追従挙動に対する切断条件の影響を明らかにした．

Surgical operations are frequently performed to cut off soft tissue in the body. Neurosurgery and cardiovascular surgery are important operations that are directly related to the success of the operation. The soft tissue of the organism is very deformed, and when it is cut off, it is cut off, and it is cut off. The cutting of soft tissues in living organisms is an important topic, and the theory of cutting and processing exists in soft materials. This study aims to clarify the decision mechanism of "the beginning of disconnection" based on disconnection theory, and to explore the possible development of disconnection. This year, the decision mechanism of "the start of cutting" is explained. The influence of "the tracking movement of the cutting object surface" is explained. This is the first time that the cutting edge has been straightened out and the tension force has been applied to it. The "cutting object surface tracking motion" has been strongly correlated with the impact of this phenomenon. The analysis of the force is based on the distribution of the force around the edge of the blade, the magnitude of the induced force, and the concentration of the force below the blade. To understand the influence of cutting conditions on the tracking motion of the cutting target surface, the construction of a possible evaluation device for the tracking motion of the cutting target surface at high speed is proposed. The cutting edge shape, cutting edge thickness, cutting edge entry angle, cutting image, holding force, tracking motion and evaluation of cutting conditions under various cutting conditions are clearly indicated.