心律失常導(dǎo)管消融模擬器框架設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、心律失常是發(fā)病率最高的疾病之一，并伴有較高的致殘率和致死率，嚴(yán)重威脅著人類健康。導(dǎo)管消融技術(shù)取得了較快的發(fā)展，已成為患者的首選治療方法，但是該手術(shù)對(duì)操作者的技巧要求很高，需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累，培訓(xùn)周期長(zhǎng)。為了改變國(guó)內(nèi)病人多、醫(yī)生數(shù)量少的現(xiàn)狀，本文將綜合利用醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和反饋控制理論建立一個(gè)半實(shí)物仿真環(huán)境，并集入不同的典型病例，開發(fā)不同層次的操作模塊，研發(fā)心律失常導(dǎo)管消融模擬器。在廣泛調(diào)查了國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)上，本文首先

2、對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了框架設(shè)計(jì)，并針對(duì)關(guān)鍵問題進(jìn)行了相關(guān)的研究，包括心臟建模以及動(dòng)態(tài)交互過程、模擬病例選擇數(shù)據(jù)庫(kù)、觸覺力反饋控制器設(shè)計(jì)與優(yōu)化等方面。論文的主要工作包括:
　　 [1]對(duì)這種新的醫(yī)療模擬器進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)，引出并介紹各個(gè)關(guān)鍵功能模塊。整個(gè)模擬器主要分為視覺、觸覺模擬，功能模塊包括心臟建模及動(dòng)態(tài)交互、觸覺力感知與反饋模塊、手術(shù)器械位姿控制模塊、消融操作模塊、視覺虛擬模塊、模擬病例選擇界面、模擬器性能評(píng)價(jià)等。通過技術(shù)路線將各個(gè)模

3、塊之間的功能串連起來。
　　 [2]通過ZBrush軟件構(gòu)建了心臟模型，經(jīng)過二次開發(fā)可以設(shè)定模型的物理參數(shù)、彈性系數(shù)等，模擬加入不同病灶后的心臟跳動(dòng)。
　　 [3]采用廣度優(yōu)先的力傳播模型對(duì)手術(shù)過程中的形變進(jìn)行判斷和模仿，采用粘彈性來模擬心臟柔性體的形變過程。
　　 [4]采用全狀態(tài)反饋線性控制器和二次控制器對(duì)觸覺力反饋進(jìn)行控制，并對(duì)提出控制器參數(shù)優(yōu)化方法;我們將該方法初步用于一些典型的機(jī)器人控制問題，性能比較的