2010NL

呂欣芸 (Nebula Lu)

Fracture Toughness Calibration of Soft Tissue by Needle Insertion

以針刺方法量測生物軟組織破裂韌性之研究

在醫療手術中，常會用到針刺器具執行體內手術。了解生物軟組織的破裂韌性，可以預測針刺軟組織時所需的力量。破裂韌性是材料常數，可經由針刺實驗量測與數學計算得之，然而，在目前的計算模型中，因為針刺速度的不同會使結果差異很大。

本研究重點是減低針刺速度對破裂韌性值的計算影響。探討針刺軟組織過程的四個階段：變形、突破、破裂、穿出材料，由能量理論基礎，推導突破與破裂階段的破裂韌性計算模型，再以斜口針進行穿刺實驗，得到豬皮膚於不同穿刺速度下的力量與位移關係曲線，最後，代入計算模型，得到破裂韌性值。

本研究經由實驗數據，驗證生物軟組織的黏彈性特性與速度相關性，並首次以針刺過程中的材料突破階段，計算不同針刺速度下的破裂韌性值。各別探討兩者的計算模型，我們發現，破裂階段的計算過程會累積速度影響及材料形變，使算出的破裂韌性值因穿刺速度越慢而越大，整體結果也較突破階段所算出的大；而突破階段的計算過程不會累積速度影響，破裂韌性值趨於定值。另外，突破階段的計算僅需穿刺一次，在量測時間上也比破裂階段的較有優勢。