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

1、近年來，隨著微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)的快速發(fā)展和機器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，機器人輔助經(jīng)皮穿刺手術(shù)受到越來越多學(xué)者和研究機構(gòu)的關(guān)注。機器人輔助經(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)療機器人技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點。然而，目前大多數(shù)輔助介入手術(shù)機器人沒有考慮力覺反饋問題，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)輔助機器

2、人進針控制策略，并將此策略算法在機器人應(yīng)用軟件中實現(xiàn)。研究工作不僅能為經(jīng)皮穿刺手術(shù)提供進針過程中的穿刺力監(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行了穿刺力數(shù)據(jù)采集。分析實驗數(shù)據(jù)，將穿刺力數(shù)據(jù)曲線劃分為“被膜刺破前”、“摩擦力產(chǎn)生前”和“力抖動”三個階段，

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