經(jīng)皮穿刺手術(shù)軟組織穿刺力建模與機(jī)器人應(yīng)用軟件設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)，隨著微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)的快速發(fā)展和機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，機(jī)器人輔助經(jīng)皮穿刺手術(shù)受到越來(lái)越多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。機(jī)器人輔助經(jīng)皮手術(shù)不但能提高手術(shù)的精度和安全性，而且能減輕醫(yī)生的疲勞，成為醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。然而，目前大多數(shù)輔助介入手術(shù)機(jī)器人沒(méi)有考慮力覺(jué)反饋問(wèn)題，成為手術(shù)操作改善和安全性提升的瓶頸。
　　本課題模仿軟組織穿刺手術(shù)過(guò)程采集了穿刺力數(shù)據(jù)，并建立了穿刺力模型，在此基礎(chǔ)上基于模型特征提出了經(jīng)皮穿刺手術(shù)輔助機(jī)器

2、人進(jìn)針控制策略，并將此策略算法在機(jī)器人應(yīng)用軟件中實(shí)現(xiàn)。研究工作不僅能為經(jīng)皮穿刺手術(shù)提供進(jìn)針過(guò)程中的穿刺力監(jiān)督依據(jù)，提高手術(shù)的安全性和改善手術(shù)操作，而且還可以為手術(shù)模擬和培訓(xùn)提供逼真的模型數(shù)據(jù)。
　　論文首先在分析傳統(tǒng)經(jīng)皮穿刺手術(shù)流程和了解人體肝臟解剖結(jié)構(gòu)及組織力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了穿刺力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并在新鮮離體豬肝上進(jìn)行了穿刺力數(shù)據(jù)采集。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將穿刺力數(shù)據(jù)曲線(xiàn)劃分為“被膜刺破前”、“摩擦力產(chǎn)生前”和“力抖動(dòng)”三個(gè)階段，

3、并分別建立力學(xué)模型，最后組合成完整的穿刺力模型。在對(duì)所完成的10個(gè)模型分析比較的基礎(chǔ)上，針對(duì)單個(gè)模型難以泛化的缺點(diǎn)，提出了建立一個(gè)穿刺力模型庫(kù)的設(shè)想。
　　分析了機(jī)器人輔助經(jīng)皮穿刺手術(shù)的流程，并確定了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)順序和運(yùn)動(dòng)功能。在此基礎(chǔ)上，將機(jī)器人應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)劃分為五個(gè)順序模塊：回零模塊、拖拽定位模塊、VRCM模塊、進(jìn)針模塊和返回模塊。根據(jù)每個(gè)模塊所要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì)了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)算法，并基于VC++語(yǔ)言完成了軟件編程?；诖┐塘?/p>