基于CAD-CAE的機器人輔助微創(chuàng)心臟外科手術(shù)術(shù)前切口規(guī)劃.pdf

1、機器人輔助微創(chuàng)心臟外科手術(shù)具有手術(shù)切口美觀，手術(shù)創(chuàng)傷小，恢復(fù)快等優(yōu)點，但是不恰當(dāng)?shù)氖中g(shù)切口可能導(dǎo)致窺鏡視野無法覆蓋整個病灶、手術(shù)器械無法達(dá)到病灶或者手術(shù)器械之間產(chǎn)生碰撞等問題，不僅不能達(dá)到微創(chuàng)的效果，更可能會影響到整個手術(shù)的成敗。因此科學(xué)、準(zhǔn)確的術(shù)前切口規(guī)劃方法對于機器人輔助微創(chuàng)心臟外科手術(shù)是非常重要的。 針對目前醫(yī)生依靠術(shù)前閱片，在主觀想象中重建病人立體結(jié)構(gòu)，主要依靠經(jīng)驗的切口定位方法，本文提出了一套基于CAD二次開發(fā)和CAE

2、運動仿真的交互式術(shù)前切口規(guī)劃方法： 首先，獲取病人的CT影像數(shù)據(jù)，運用三維CT成像軟件Mimics 8.1重構(gòu)病人心臟部位的生理結(jié)構(gòu)，包括病人的肋骨、心臟及相關(guān)的血管，實現(xiàn)病人手術(shù)環(huán)境的三維可視化。 然后，運用UG/OPEN API和VC++對CAD平臺UG NX 1.0進行二次開發(fā)，建立一個可視化的切口規(guī)劃的環(huán)境，讓醫(yī)生放置病灶點和所有肋間的候選切口位點，并按照預(yù)先制定的評價標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化出三個最優(yōu)的切口來分別放置窺鏡和左右

3、器械，進而規(guī)劃夾持窺鏡和左右器械的三個機械臂的基座位置，并運用機器人學(xué)相關(guān)理論計算出施加在各器械對應(yīng)的機械臂各個關(guān)節(jié)上的運動。 最后，在運動學(xué)仿真軟件ADAMS 2003中模擬機械臂的運動，進行機械臂之間的碰撞檢驗，從而實現(xiàn)了機械臂的模擬放置和手術(shù)的模擬進行。 從所設(shè)計的切口規(guī)劃系統(tǒng)對12例房缺封堵病人和10例冠脈搭橋病人做的術(shù)前切口規(guī)劃的結(jié)果來看，所得的優(yōu)化切口的綜合指標(biāo)都要優(yōu)于經(jīng)驗位點。 總之，本文所開發(fā)的機