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手术缝合线涂层工艺中张力自稳定系统的设计

中国机械工程 2017年第7期28卷 794-800页

作者：文静何永义上海大学机电工程与自动化学院上海200444

为保持手术缝合线涂层工艺过程中丝线张力的稳定性,通过分析传统张力的控制方式及其局限性,提出了一种基于速度跟随原理的张力自稳定系统。该系统采用主动放线方式,从动力学角度建立放线系统张力控制模型,设计弹簧-张力杆机构。通过实... 详细信息

为保持手术缝合线涂层工艺过程中丝线张力的稳定性,通过分析传统张力的控制方式及其局限性,提出了一种基于速度跟随原理的张力自稳定系统。该系统采用主动放线方式,从动力学角度建立放线系统张力控制模型,设计弹簧-张力杆机构。通过实时检测走线过程中张力的波动,改变主动放线速度,从而减小走线过程中丝线张力的波动幅度,提高系统稳定性。构建了虚拟样机,在ADAMS中进行动力学仿真,仿真结果表明该弹簧-张力杆机构能将张力的波动幅度减小70%。最终以与强生(中国)医疗器材有限公司共同研制的四头上蜡机作为测试对象,与传统设备相比,该方案可将张力的波动幅度减小53%。

关键词：手术缝合线速度跟随张力稳定系统动力学仿真

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缝合打结过程中手术缝合线力学性能研究

生物医学工程学杂志 2019年第3期36卷 386-392,400页

作者：张力戴安李炜周仲荣西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室摩擦学研究所

在临床操作中,手术缝合线的断裂、结的滑脱和缝合线对组织的撕裂是造成伤口缝合失效的主要原因。基于此,本文在生物材料试验机上模拟缝合打结过程,研究了丝线、聚乳糖酸910缝合线和聚丙烯缝合线打结前后的拉伸、松弛和线-线界面的摩擦... 详细信息

在临床操作中,手术缝合线的断裂、结的滑脱和缝合线对组织的撕裂是造成伤口缝合失效的主要原因。基于此,本文在生物材料试验机上模拟缝合打结过程,研究了丝线、聚乳糖酸910缝合线和聚丙烯缝合线打结前后的拉伸、松弛和线-线界面的摩擦性能。结果表明,打结使缝合线的拉伸性能降低。其中聚乳糖酸910缝合线拉伸强度最大,聚丙烯缝合线延伸率最大;在松弛过程中,缝合线在初始2h松弛量最大,松弛量从小到大为:聚乳糖酸910缝合线、丝线、聚丙烯缝合线。涂层和单丝结构均能有效降低缝合线表面粗糙度,从而减小线-线界面的摩擦力;线-线界面的摩擦力随载荷增加而增加,而与摩擦速度无关。研究结果为优化缝合线设计和缝合打结操作提供了重要的理论基础。

关键词：手术缝合线表面形貌拉伸松弛摩擦特性

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手术缝合线—软组织界面摩擦行为研究

手术缝合线—软组织界面摩擦行为研究

作者：张力西南交通大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：手术缝合线生物软组织摩擦特性缝合线表面结构缝合速度

多肽-AIE纳米纤维功能化的抗菌手术缝合线制备及其生物学性能研究

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多肽-AIE纳米纤维功能化的抗菌手术缝合线制备及其生物学性能研究

作者：蔡钧羿华南理工大学

学位级别：硕士

手术部位感染（Surgical Site Infection,SSI）约占医用材料相关的医院获得性感染的60%。手术部位感染会延长患者的住院时间并大幅提升患者的死亡率,对医疗资源造成了极大的负担。手术缝合线是临床治疗中应用最广泛的医用材料之一,与手... 详细信息

手术部位感染（Surgical Site Infection,SSI）约占医用材料相关的医院获得性感染的60%。手术部位感染会延长患者的住院时间并大幅提升患者的死亡率,对医疗资源造成了极大的负担。手术缝合线是临床治疗中应用最广泛的医用材料之一,与手术部位感染密切相关。由于手术缝合线与伤口紧密接触,且细菌容易在手术缝合线表面粘附和定植,因此易导致手术部位感染。为解决上述问题,开发新型的抗菌手术缝合线以预防手术部位感染势在必行。本论文结合具有高效荧光性能和抗菌性能的多肽-AIE纳米纤维NFs-CK18,制备了四种多肽-AIE纳米纤维功能化的抗菌手术缝合线,并研究了上述手术缝合线的理化性能和体内外生物学性能,具体如下。首先,本论文以高性能AIE光敏剂2-{3-[5-（4-Diphenylamino-phenyl）-thiophen-2-yl]-1-phenyl-allylidene}-malononitrile（DTPM）为核心,并使用两亲性分子1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy（polyethylene glycol）-2000](DSPE-PEG)和1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy（polyethylene glycol）-2000]-Maleimide(DSPE-PEG-Mal)将其包裹以构建AIE纳米纤维（NFs）。并在AIE纳米纤维表面接枝CK18多肽获得多肽-AIE纳米纤维（NFs-CK18）。随后使用自组装法在四种手术缝合线表面通过物理吸附的方式构建多肽-AIE纳米纤维抗菌涂层以获得多肽-AIE纳米纤维功能化的抗菌手术缝合线。本论文研究了上述手术缝合线的荧光性能,活性氧（ROS）生成效率以及表面亲疏水性等理化性能。本论文研究了多肽-AIE纳米纤维功能化的抗菌手术缝合线的体外生物学性能。结果表明,由于NFs-CK18的电荷属性为正,并包裹有高效光敏剂DTPM,该手术缝合线能够截获细菌并在光照下生成ROS以杀灭细菌。在光照20 min后对金黄色葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌的最高抗菌率都达到了95%以上。此外,该手术缝合线不会影响人皮肤成纤维细胞繁殖,在光照下不会产生溶血性。最后,本论文使用SD大鼠和Balb/c小鼠构建了皮肤伤口模型和腹壁伤口模型,研究了多肽-AIE纳米纤维功能化的抗菌手术缝合线的体内生物学性能。结果表明,该手术缝合线能够有效抑制手术缝合线导致的伤口感染,减轻伤口炎症反应并促进伤口愈合。另外,该手术缝合线具有良好的荧光性能,针对临床上出现的皮下手术缝合线断裂问题,可通过荧光成像的方式对皮下手术缝合线的缝合状态和降解行为进行监视。综上,本论文利用具备高效光动力抗菌性能的多肽-AIE纳米纤维在手术缝合线表面构建了抗菌涂层,实现了抑制伤口感染和荧光成像等功能,为开发新型抗菌手术缝合线提供了一种新的策略。

关键词：聚集诱导发光多肽荧光成像抗菌手术缝合线

熔体微分静电纺可吸收手术缝合线制备技术研究

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熔体微分静电纺可吸收手术缝合线制备技术研究

作者：付宏岩北京化工大学

学位级别：硕士

手术缝合线是临床治疗中必不可少的材料,在闭合损伤组织及促进伤口愈合中起关键作用。但常规手术缝合线具有易感染病毒、炎症反应大及二次手术取出等问题。随着纤维科学及生物医学的发展,可吸收、功能化与智能化成为新型手术缝合线的发... 详细信息

手术缝合线是临床治疗中必不可少的材料,在闭合损伤组织及促进伤口愈合中起关键作用。但常规手术缝合线具有易感染病毒、炎症反应大及二次手术取出等问题。随着纤维科学及生物医学的发展,可吸收、功能化与智能化成为新型手术缝合线的发展方向。静电纺纳米纤维纱线具有类细胞外基质结构与纤维取向排布等结构优势,在促进伤口愈合、降低术后炎症等方面具有极大潜能。目前静电纺纳米纤维纱线制备技术均围绕溶液静电纺丝路线,极低的生产效率难以满足高端手术缝合线市场化的需求,同时成型过程涉及丙酮等有机微毒溶剂,难以直接应用于生物医药领域。熔体微分静电纺丝原位成纱技术是本课题组自研的一种高效绿色的新型成纱方式,兼具纳米纤维纱线的优点及无溶剂等特点,在手术缝合线领域具有极大潜力。本论文通过熔体微分静电纺丝原位成纱技术结合热牵伸与低温等离子体抗菌改性技术制备出PLA/壳聚糖缝合线,缝合线力学性能满足YY1116-2020中6-0号可吸收缝合线的单根值要求。本研究主要从以下几个方面开展:(1)通过熔体微分静电纺丝原位成纱技术制备了可吸收缝合线的前驱体PLA纱线。实验主要研究了挤出流量等参数对熔体微分静电纺PLA纱线力学性能的影响规律。结果表明随着挤出流量的增加,PLA纱线的断裂强度下降,而随着纺纱风压、收集速度、纺纱电压、纺纱温度的增大,PLA纱线的断裂强度先增后减。在最优条件下,PLA纱线的断裂强力可达到1.24 N,断裂强度和断裂伸长率分别为39.24 MPa和80.5%左右。(2)采用热牵伸工艺提高PLA纱线的强度,研究了热牵伸温度和热牵伸比对PLA热牵伸纱线的影响。结果表明随热牵伸温度及热牵伸比的升高,PLA热牵伸纱线的断裂强度先增后减,而断裂伸长率一直下降。在最优条件下,PLA热牵伸纱线直径在121μm左右,断裂强力和断裂强度分别为2.07 N和183.03 MPa左右,相较热牵伸处理前断裂强度提高了466.43%。(3)利用低温等离子体抗菌改性技术制备了PLA/壳聚糖缝合线,振荡法测试中PLA/壳聚糖缝合线对***和***的抗菌率分别为99.89%和99.10%。在CCK-8及溶血实验中PLA/壳聚糖缝合线在细胞培养72 h后的细胞存活率为73.93%,溶血率为2.35%,证明其具有良好的生物相容性。体外降解实验发现,PLA/壳聚糖缝合线在降解八周后的强力保留率高达62.44%、重量保留率为74.07%,相较PLA热牵伸纱线强力保留率更高,同时降解速率更快。综上,本论文结合熔体微分静电纺丝原位成纱技术、热牵伸工艺及低温等离子体抗菌改性工艺制备了PLA/壳聚糖缝合线,集优良的力学性能、抗菌性能及生物相容性为一体,为功能性可吸收缝合线的研发及批量化制备提供了新的方案。

关键词：手术缝合线熔体微分电纺可吸收生物相容性

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手术缝合线变温红外光谱研究

纺织科学与工程学报 2018年第1期35卷 149-152页

作者：于宏伟牟微刘磊侯腾硕李乐泰宗再兴王擘政李鑫琰石家庄学院化工学院河北石家庄050035

采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR),研究了手术缝合线(Polyglactin 910型号)的红外光谱。实验发现:在3000 cm^(-1)~2800 cm^(-1)、1800 cm^(-1)~1350 cm^(-1)、1300 cm^(-1)~1000 cm^(-1)等三个频率区间内,手术缝合线同时存在着C-H伸缩振动模式ν_(CH)(包括:νas CH_3-poly-lactic acid、νas CH_3-sugar、νs CH_3-poly-lactic acid、νs CH_3-sugar、νas CH_2-sugar和νs CH_2-sugar),C=O伸缩振动模式(ν_(C=O-poly-lactic acid)),C-H变角振动模式δ_(C H)(包括:δ_(CH2-sugar)、δ_(as CH3-poly-lactic acid)和δ_(s CH3-poly-lactic acid))和C-O伸缩振动模式ν_(C-O)(包括:ν_(C-O-1-poly-lactic acid)、ν_(C-O-2-poly-lactic acid)、ν_(C-O-3-poly-lactic acid)、ν_(C-O-1-suga r)、ν_(C-O-2-sugar)和ν_(C-O-3-sugar))等四种红外吸收模式。采用变温ATR-FTIR技术进一步开展了手术缝合线的热稳定性研究。实验发现:随着测定温度的升高,手术缝合线ν_(as CH2-sugar)和ν_(s CH2-sugar)对应的红外吸收频率明显增加,而ν_(C=O-poly-lactic acid)和ν_(C-O-3-suga r)对应的红外吸收频率不变。实验发现手术缝合线的热稳定性较差,并进一步研究了其热变机理。本项研究开拓了变温ATR-FTIR技术在特种纺织材料结构的研究范围。

关键词：手术缝合线红外光谱结构热变特种纺织材料