伴随着科学技术的进步以及医疗器械的创新,腹腔镜手术在临床中应用范围越来越广。在腹腔镜手术中,从腹部小切口取出大的组织标本时,需要用到电动肌瘤粉碎器。但肌瘤粉碎器在使用过程中容易造成组织的播散、种植或损伤脏器。因此,为了更好的服务临床手术,有必要对其进行创新改进。为解决上述问题,本文基于离散元分析软件EDEM,在肌瘤粉碎器刀头后加装螺旋输送杆,对旋切后组织颗粒的流动状态进行了模拟分析,以期改善现有腹腔镜手术工具,针对该问题本文主要进行了三个方面的研究:(1)利用类比法进行肝脏组织结构和生物力学特性研究。因组织结构和生物力学特性与人体相似且取材方便,本文采用猪的新鲜肝脏作为试验对象,模拟人体肝脏组织进行了密度、静摩擦系数、碰撞恢复系数以及堆积角的物理力学特性试验测试,为后续的仿真研究提供了支撑。研究结果如下:利用排水法测得猪的新鲜肝脏组织密度为1.052gcm~3;采用斜面法计算出肝脏组织颗粒与医用不锈钢板之间的静摩擦系数为0.37;肝脏组织颗粒间的静摩擦系数为0.41;二者碰撞恢复系数均为0;基于图像处理技术,测得肝脏组织颗粒的堆积角为11.2°±0.86°;(2)提出一种基于离散元软件EDEM的堆积角的标定方法。利用EDEM对组织颗粒进行仿真测定堆积角,以滚动摩擦系数和JKR表面能作为因素设计了正交试验;采用批处理的方法对参数进行了标定,将标定结果中最优参数组合进行了二次仿真标定验证。结果表明:正交试验中第六组为最优参数组合,即组织颗粒与不锈钢板之间的滚动摩擦系数为0.10,组织颗粒与组织颗粒之间的滚动摩擦系为0.15,组织颗粒与不锈钢板之间的JKR表面能为0.0001,组织颗粒与组织颗粒之间的JKR表面能为0.0005。此时得到的堆积角为11.8°,相对物理试验误差为5.1%,具有较高的相似性;由极差分析结果可知,滚动摩擦系数和JKR表面能参数对颗粒的流动性具有显著影响,使组织颗粒具有不同的堆积形态。影响堆积角数值的因素顺序依次为:组织颗粒与不锈钢板之间的JKR表面能>组织颗粒与不锈钢板之间的滚动摩擦系数>组织颗粒与组织颗粒之间的JKR表面能=组织颗粒与组织颗粒之间的滚动摩擦系数;(3)提出一种应用EDEM进行螺旋传动式肌瘤粉碎器性能仿真的方法。首先建立组织颗粒模型,并导入肌瘤粉碎器三维模型,然后改变组织颗粒的填充系数和肌瘤粉碎器螺旋轴转速,对肌瘤粉碎器内组织颗粒的流动状态进行模拟仿真和分析。结果表明:填充系数的增大,对组织颗粒的速度、轴向距离变化影响不大;随着转速增加,组织颗粒的速度、轴向距离变化也相应的随之提高;填充系数、螺旋轴转速增大,也会使功率增大,从而使电动肌瘤粉碎器具有高的输送效率和低的能量损失。