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随着医疗科技的不断进步,微创外科手术不断地向自动化、智能化方向发展。微创手术缝合操作是一项繁琐、耗时和复杂的工作,缝合的效率直接影响着整个手术的成败。手术缝合操作可分为缝合、打结两个动作。在缝合过程中,手术缝合线与生物软组织界面的摩擦特性严重影响着手术缝合效率,而在打结过程中,结的可靠性主要受到缝合线与缝合线界面摩擦性能的影响。本文模拟手术缝合打结操作,研究了不同手术操作参数和缝合线设计参数对其摩擦性能的影响。开展的主要工作和相关结论如下:模拟手术打结操作,利用生物力学试验机(型号:HY0580)研究了载荷、缝合线表面结构和速度对缝合线-缝合线界面的摩擦特性的影响。实验结果表明:缝合线的摩擦性能受到载荷和缝合线表面结构影响,而与缝合线移动速度无关。随着载荷的增大,线-线界面摩擦力增大。单丝结构和表面涂层可以有效的降低缝合线的表面粗糙度,从而减小缝合线的摩擦力。模拟手术缝合操作,以CETR多功能摩擦磨损试验机为实验装置主体,建立了缝合线法向加载的单方向缝合线-软组织表面滑动模型。以人造皮肤、猪肌肉、猪肝脏三种组织为实验样品,复丝缝合线(丝线)、单丝缝合线(聚丙烯缝合线)和有涂层复丝缝合线(聚乳糖酸910缝合线)三种不同表面结构的缝合线为实验对象,将法向载荷分别置为0.1 N到0.5 N,滑移速度分别置为5 mm/s到25 mm/s进行了手术缝合线-生物软组织界面摩擦实验。实验结果表明:1.缝合线-生物软组织界面的摩擦系数随着法向载荷的增大而减小,随着滑移速度的增大而增大。这主要与软组织的非线性粘弹性性能和变形滞后性能有关。2.缝合线的表面涂层和单丝涂层可以降低表面粗糙度和表面吸附性能,从而有效的降低缝合线-软组织界面的摩擦系数。3.相比于人造皮肤,猪肝脏和猪肌肉中存在这大量的生物液体(组织液、血液)可对缝合线-软组织界面起到润滑作用,从而降低界面的粘附摩擦系数。