近年来,我国癌症的发病率逐年攀升,已严重威胁到了我国人民的生命与健康。目前的医学手段尚无法根治癌症,只能寄望于早发现早预防。穿刺活检法是早期确诊癌症的最常用方法。该方法采用活检针刺入病人身体提取活性细胞组织进行检查。当前临床上穿刺活检面临的主要问题是组织提取量较少,取样精确度不高,其主要原因是活检针针尖结构不合理,从而导致穿刺过程中活检针发生了较大弯曲,待取样组织进入活检针困难。因此,针对不同穿刺活检针切削刃建立对应的几何模型,研究活检针针尖主要切削角度的分布变化,能够更好的掌握穿刺活检针穿刺力的变化规律,最终提高活检针切削取样性能。本文对穿刺活检手术中常用的各种活检针进行了切削角度对比分析与计算,并拓展到复杂空间曲面穿刺活检针,完善了现有活检针针尖结构模型,为穿刺活检针的优化设计提供了新的发展方向。完成了新型穿刺活检针的设计与评价,增加了活检针组织提取量,提升了穿刺取样效率。取得研究成果如下：综合现有活检针针尖切削角度计算方法的优势,引入非欧几何理论,完成了基于非欧几何原理的穿刺活检针针尖主要切削角度的计算模型推导,为复杂空间曲面型穿刺活检针结构的引入建立了理论基础。分析计算了各种常用穿刺活检针针尖切削角度,提出了基于柱面穿刺活检针和自由空间曲面穿刺活检针切削角度的计算模型,并针对两种特殊空间曲面针完成了主要切削角度的计算。基于各种穿刺活检针针尖几何模型的基本参数,完成了前角和刃倾角分布曲线对比分析。进行了基于穿刺力的单平面穿刺活检针切削性能试验,得到了单平面穿刺活检针穿刺切削力曲线,对于活检针穿刺切削过程进行了阶段化分析。建立基于单平面穿刺活检针主要切削参数的正交试验,确定了活检针穿刺切削过程中穿刺力的主要影响因素,便于优化穿刺活检手术操作,提高手术质量。提出了新型仿生穿刺活检针模型,建立了其主要切削角度计算通用公式,搭建了新型穿刺活检针磨削加工平台,得到了质量可靠的试验用活检针,进行了新型穿刺活检针穿刺取样性能研究试验。结果表明新针具有更优秀的组织提取能力,为优化穿刺活检针提供了有益参考。