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切口式单孔腹腔镜连续体手术机器人构型设计和优化

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机械工程学报 2023年第23期59卷 55-67页

作者：潘琪琪罗静静王富豪王洪波复旦大学工程与应用技术研究院上海200433 复旦大学智能机器人教育部工程研究中心上海200433 复旦大学上海智能机器人工程技术研究中心上海200433

针对现有单孔腹腔镜柔性手术机器人刚度不足,负载能力较差及灵活度低等问题,提出了一种切口式连续体机器人机械臂构型设计方案。考虑柔性机器人工作刚度和灵活性难以同时提高这一瓶颈,结合分层理论(Layerwise theory, LWT)及拉格朗日乘... 详细信息

针对现有单孔腹腔镜柔性手术机器人刚度不足,负载能力较差及灵活度低等问题,提出了一种切口式连续体机器人机械臂构型设计方案。考虑柔性机器人工作刚度和灵活性难以同时提高这一瓶颈,结合分层理论(Layerwise theory, LWT)及拉格朗日乘子法对模型构造及尺寸参数进行优化。基于Ⅰ型裂纹模型和应力强度分析,对绳驱机器人的牵引线位限方式进行优化。利用切口式机器人切口间隙和连续体最大可弯曲角度θ的关系图以及有限元分析,提出了切口间距优化策略。通过样机测试验证了各优化方案的可行性和有效性。实验证明,优化后的实验机械臂样机在0.5 N的弯曲反向负载下末端偏移误差在0.5 mm内;在柔性体弯曲角90°的范围内,末端负载0.5 N的偏移量均值为0.27 mm。实验表明提出的优化夹层切口式机器人具有较大的刚度和负载能力,在实际手术场景应用中,柔性体末端受拉或负载器械时仍能够满足所需的姿态要求。

关键词：切口式连续体构型设计柔性段优化

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喉显微手术模拟操作平台的研制及应用

听力学及言语疾病杂志 2019年第3期27卷 321-323页

作者：虞鹏程胡鑫祺崔西栋李旭茂孙广滨复旦大学附属华山医院耳鼻咽喉头颈外科上海200040

近几十年来,喉显微手术逐渐成为咽喉部早期良、恶性肿瘤的主要外科治疗手段,同时也符合微创手术的理念。然而,喉显微手术存在一定的局限性,如:声带暴露困难者可能导致手术无法进行;在支撑喉镜进入喉部的过程中可能会出现某些严重的并发... 详细信息

近几十年来,喉显微手术逐渐成为咽喉部早期良、恶性肿瘤的主要外科治疗手段,同时也符合微创手术的理念。然而,喉显微手术存在一定的局限性,如:声带暴露困难者可能导致手术无法进行;在支撑喉镜进入喉部的过程中可能会出现某些严重的并发症[1~3];临床医师需在支撑喉镜的狭小空间里进行手术操作;因此初学者学习起来也较为困难,很难避免对咽喉部正常组织的不必要损伤,导致手术效果不佳,甚至手术失败。

关键词：手术模拟手术操作咽喉部喉显微手术研制支撑喉镜外科治疗恶性肿瘤

海藻酸钠-去铁胺/壳聚糖微球对大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

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上海口腔医学 2023年第4期32卷 356-362页

作者：虞美琳吴海苗李贵飞胡孟飏陈栋复旦大学附属口腔医院上海市口腔医院上海200001 上海市颅颌面发育与疾病重点实验室上海200001 上海市闵行区牙病防治所口腔正畸科上海201103 上海大学材料科学与工程学院高分子材料系上海200444

目的 :探讨海藻酸钠(sodium alginate,SA)-去铁胺(deferoxamine,DFO)/壳聚糖(chitosan,CS)微球对大鼠骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)增殖及成骨分化的影响。方法:将化学接枝DFO的SA与CS多孔微球通过静电吸附作用制备SA-g-DFO/CS微球,检测其形貌、孔隙率、孔径及DFO体外释放情况。体外分离、培养大鼠BMSCs,与SA-g-DFO/CS微球共培养、成骨诱导分化,以MTT法检测细胞增殖状态,钙黄绿素(calcein acetoxymethyl ester,Calcein-AM)/碘化丙啶(propidium,PI)细胞双染观察细胞活性,检测微球促细胞分化过程中碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)、成血管及成骨相关基因的表达。采用SPSS 22.0软件包对数据进行统计学分析。结果:成功制备SA-g-DFO/CS多孔微球,可实现DFO缓释。与SA/CS微球相比,SA-g-DFO/CS多孔微球有利于细胞增殖、分化。ALP和成血管相关基因缺氧诱导因子1α(hypoxia inducible factor 1-alpha,HIF-1α)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)及成骨相关基因Ⅰ型胶原(CollagenⅠ,COLI)、骨钙素(osteocalcin,OCN)表达增高。结论:SA-g-DFO/CS微球可为牙槽骨缺损修复提供新的植入载体选择。

关键词：海藻酸钠去铁胺壳聚糖成骨分化

剪切波弹性成像鉴别不均质颈动脉斑块不同回声区域硬度差异的可行性研究

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中国医学计算机成像杂志 2022年第4期28卷 423-426页

作者：申宜昊饶宛婷邹葵花张雪莹沈思航陶秀红邢晋放复旦大学附属浦东医院(上海市浦东医院)超声医学科上海201399

目的:探讨运用剪切波弹性成像(SWE)技术定量鉴别不均质性颈动脉粥样硬化斑块(HCAP)内部不同回声区域硬度差异的可行性。方法:通过二维灰阶超声筛选HCAP,依据回声强度将斑块内回声分为相对高回声、相对等回声和相对低回声3个区域。对斑... 详细信息

目的:探讨运用剪切波弹性成像(SWE)技术定量鉴别不均质性颈动脉粥样硬化斑块(HCAP)内部不同回声区域硬度差异的可行性。方法:通过二维灰阶超声筛选HCAP,依据回声强度将斑块内回声分为相对高回声、相对等回声和相对低回声3个区域。对斑块进行SWE检查,选取质量合格的图像进行定量分析,分别测量斑块内3个区域的硬度,保证每个区域测量感兴趣区面积相同,测量指标为剪切波弹性定量值(SWQ)。结果:定量分析HCAP37个,斑块内高回声区SWQ与等回声区差异有统计学意义(P<0.05),斑块内高回声区SWQ与低回声区差异有统计学意义(P<0.05),斑块内等回声区SWQ与低回声区差异有统计学意义(P<0.05)。结论:SWE可以定量区分HCAP内不同回声强度区的硬度差异,有望成为一项精准评估颈动脉斑块稳定性的临床新技术。

关键词：剪切波弹性成像颈动脉粥样硬化斑块回声强度硬度

类器官及器官芯片技术在体外胎盘模型构建中的研究进展

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中华生殖与避孕杂志 2023年第11期43卷 1191-1197页

作者：张晓璐李金枝王丽刘颂平复旦大学附属金山医院妇产科上海201508 复旦大学生物医学研究院上海200032

胎盘具有物质交换及屏障功能,对维持胎儿生长发育至关重要。胎盘功能异常与多种不良妊娠结局有关。现有的体外胎盘模型均存在一定局限性,无法满足研究需要。目前类器官及器官芯片技术发展迅速,在药物研发、基础医学研究等方面展示出了... 详细信息

胎盘具有物质交换及屏障功能,对维持胎儿生长发育至关重要。胎盘功能异常与多种不良妊娠结局有关。现有的体外胎盘模型均存在一定局限性,无法满足研究需要。目前类器官及器官芯片技术发展迅速,在药物研发、基础医学研究等方面展示出了极大的应用前景。构建自真实胎盘的类器官在细胞表型、基因表达等方面均与源组织具有高度一致性。胎盘芯片可体外模拟胎盘屏障,并在药物的胎盘通透性研究中被广泛应用。构建胎盘类器官芯片,或构建包含胎盘、子宫内膜等成分的多器官芯片,对于生殖及围产医学领域的发展具有重要意义。

关键词：类器官器官芯片胎盘屏障体外模型

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软镜递送机器人平台的设计与性能评估

中国科技论文 2023年第8期18卷 921-926页

作者：王家玮罗静静王洪波潘琪琪周昊宇韩园李文献复旦大学工程与应用技术研究院上海200433 上海智能机器人工程技术研究中心上海200433 智能机器人教育部工程研究中心上海200433 复旦大学附属眼耳鼻喉科医院麻醉科上海200031

针对目前气管插管手术机器人控制精度和灵巧度不足的问题,设计了一种适配可视化软镜、用于气管插管术的软镜递送机器人操作平台。平台在结构设计的基础上,使用stm32主控板配合ps2手柄实现了对系统的远程控制。随后对软镜末端进行运动学... 详细信息

针对目前气管插管手术机器人控制精度和灵巧度不足的问题,设计了一种适配可视化软镜、用于气管插管术的软镜递送机器人操作平台。平台在结构设计的基础上,使用stm32主控板配合ps2手柄实现了对系统的远程控制。随后对软镜末端进行运动学特性分析,探究了系统的主从端映射关系。为解决实际应用过程中存在误差的情况,提出了一套误差修正方法,并给出实例计算结果。为进一步评估平台系统的运动性能,在仿真环境下进行了气管插管复杂运动模拟实验。结果表明,机器人平台控制精度优于2 mm,配合可视化软镜能满足气管插管手术相关技术操作要求。

关键词：气管插管术智能机器人远程操作误差修正内窥镜

微型钩状锁定钛板内固定治疗掌指关节内撕脱骨折

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中华创伤杂志 2020年第2期36卷 153-158页

作者：张春晖刘继刘喜波梁丰范伯元首都医科大学附属北京潞河医院手足外科 101149

目的探讨微型钩状锁定钛板内固定治疗掌指关节内撕脱骨折的临床疗效。方法采用回顾性病例系列研究分析2016年6月—2017年12月首都医科大学附属北京潞河医院收治的13例掌指关节内撕脱骨折患者的临床资料,其中男9例,女4例;年龄22~61岁[(4... 详细信息

目的探讨微型钩状锁定钛板内固定治疗掌指关节内撕脱骨折的临床疗效。方法采用回顾性病例系列研究分析2016年6月—2017年12月首都医科大学附属北京潞河医院收治的13例掌指关节内撕脱骨折患者的临床资料,其中男9例,女4例;年龄22~61岁[(46.0±2.3)岁]。患者均为闭合性骨折。骨折Pechlaner分型:A1型5例,B1型8例。采用切开复位、微型钩状锁定钛板及微型锁定螺钉内固定手术治疗。记录手术时间、术中出血量,观察骨折固定和愈合情况。比较术后2个月时患指与健侧指关节活动度(ROM)及握力,并采用手指总活动度(ATM)评分评估手功能,采用视觉模拟评分(VAS)评估患指术前和术后 2个月时关节疼痛情况,观察术中和术后并发症发生情况。结果患者均获随访9~19个月[(11.3±1.1)个月]。手术时间20~30 min[(25.5±1.3)min],术中出血量5~10 ml[(5.5±1.3)ml]。患者骨折均解剖复位,内固定位置良好,骨折均获骨性愈合,愈合时间为4~8周[(4.7±0.3)周]。患者术后 2个月手术关节ROM及患侧握力与健侧比较差异均无统计学意义(P>0.05)。ATM评分:优11例,良2例,优良率100%,手功能恢复至正常。VAS由术前(5.9±1.1)分下降至术后2个月(0.5±0.1)分(P<0.05)。无内固定失效,无切口感染。结论微型钩状锁定钛板螺钉内固定治疗掌指关节内撕脱骨折,手术时间短,可以在骨折解剖复位后达到坚强内固定,骨折愈合时间短,手功能可快速恢复,疼痛缓解明显,手术并发症少,为临床提供了一种新的治疗方案。

关键词：掌指关节骨折固定术,内微型钩状

剪切波超声弹性成像定量评价新西兰白兔阴茎海绵体纤维化程度的可行性

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复旦学报（医学版） 2022年第5期49卷 713-719页

作者：饶宛婷张雪莹申宜昊陶秀红邢晋放上海市浦东医院-复旦大学附属浦东医院超声医学科上海201399

目的探讨剪切波超声弹性成像(shear wave elastography,SWE)定量评价新西兰白兔阴茎海绵体纤维化程度的可行性。方法随机选取不同周龄阴茎海绵体正常和阴茎海绵体发生纤维化的新西兰白兔各10只进行阴茎SWE检查,测量阴茎海绵体的剪切波... 详细信息

目的探讨剪切波超声弹性成像(shear wave elastography,SWE)定量评价新西兰白兔阴茎海绵体纤维化程度的可行性。方法随机选取不同周龄阴茎海绵体正常和阴茎海绵体发生纤维化的新西兰白兔各10只进行阴茎SWE检查,测量阴茎海绵体的剪切波弹性量化测值(shear wave elastic quantitative measurement,SWQ)。SWE检查完成后,切取阴茎组织进行苏木精-伊红染色、苦味酸-天狼星红染色和免疫组化染色,测定以下反映阴茎海绵体纤维化程度的指标:海绵体内胶原纤维/平滑肌细胞(the ratio of collagen fiber to smooth muscle cell,CF/SMC)比值、纤维连接蛋白(fibronectin,FN)和Ⅲ型胶原纤维(collagen type Ⅲ,Col Ⅲ)含量。比较两组间周龄、体质量、SWQ差异,并采用Spearman秩相关检验对所有兔阴茎海绵体的SWQ与CF/SMC、FN和Col Ⅲ进行相关性分析。结果两组间周龄和体质量差异无统计学意义;SWQ与CF/SMC、FN和ColⅢ均呈高度正相关(P值均<0.001),相关系数r分别为0.760、0.888和0.801。结论SWE可以对新西兰白兔阴茎海绵体的纤维化程度进行定量评价,有望成为一项定量评价阴茎海绵体纤维化病变的无创新方法。

关键词：剪切波弹性成像(SWE) 阴茎海绵体纤维化定量评价兔

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全缝线锚钉治疗肩关节运动损伤研究进展

中国运动医学杂志 2022年第10期41卷 812-821页

作者：余承瑄冯思嘉王鹏张健李云霞华英汇陈世益陈俊复旦大学附属华山医院运动医学科复旦大学运动医学研究所上海200040

全缝线锚钉作为一种全缝线结构的新型带线锚钉,凭借尺寸小、质地柔软、无结设计、骨排除量少等优势,同时其力学性能也满足常规关节镜手术需求,成为目前运动医学领域研究和临床应用的新热点。全缝线锚钉一般由医用纤维编织而成,主要由锚... 详细信息

全缝线锚钉作为一种全缝线结构的新型带线锚钉,凭借尺寸小、质地柔软、无结设计、骨排除量少等优势,同时其力学性能也满足常规关节镜手术需求,成为目前运动医学领域研究和临床应用的新热点。全缝线锚钉一般由医用纤维编织而成,主要由锚钉体、孔眼、缝线三部分构成,具有很好的生物安全性。由于通过置入器可弯曲形成较大角度,将锚钉放置于传统锚钉无法置入的位置,非常适用于肩关节运动损伤手术治疗。目前全缝线锚钉已应用于较多肩关节镜手术中,如肩袖损伤、盂唇损伤、肱二头肌长头腱损伤等。本文对全缝线锚钉的基本特性及其治疗肩关节运动损伤的研究进展进行综述,分析总结全缝线锚钉在临床应用中的优势和局限性。

关键词：全缝线锚钉带线锚钉运动损伤肩关节