發(fā)布時間：2022-12-18 21:30

　　微創(chuàng)手術(shù)在最近幾年得到了的極大的發(fā)展,隨著經(jīng)皮針穿刺在越來越多的手術(shù)中發(fā)揮作用,對穿刺針精度的要求也越來越高。同時也要求對穿刺針的路徑進行更加精準的規(guī)劃,對穿刺針在組織內(nèi)部的運動規(guī)律分析的更加透徹。本文針對以下幾個方面進行了研究:首先,假設(shè)穿刺針的撓曲軌跡為固定半徑的圓弧,基于這種特性,對穿刺針所能到達的區(qū)域進行了分析,并建立從針尖至針尾部的坐標變換方程,實現(xiàn)了穿刺針的姿態(tài)與位置描述。對穿刺針軌跡進行提取,建立半徑擬合模型,對提取出的穿刺針軌跡坐標點進行分析,擬合出針體的彎曲半徑值。其次,使用6種不同的穿刺針進行穿刺實驗,被穿刺組織分為PVA假體組織與動物組織兩種,每種實驗又分為抽芯與未抽芯兩種情況。搭建實驗平臺對穿刺過程進行圖像采集,使用MATLAB對圖像進行預(yù)處理針體軌跡增強等操作,并完成半徑擬合模型的算法。在MATLAB中建立GUI界面,縮減數(shù)據(jù)處理過程中的操作流程,并使整個過程更加可視化。最終,設(shè)計實驗對PVA假體與動物組織進行無偏轉(zhuǎn)的穿刺實驗,對實驗圖像進行半徑擬合,統(tǒng)計并分析6種不同的穿刺針在兩種組織下的偏轉(zhuǎn)半徑。在無偏轉(zhuǎn)實驗的基礎(chǔ)上增加一次偏轉(zhuǎn)實驗,并使用半徑擬和模型對穿... 

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 課題研究的背景及意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 針體路徑規(guī)劃算法
        1.3.2 國內(nèi)外穿刺設(shè)備
        1.3.3 超聲圖像中穿刺針檢測
    1.4 課題的主要研究內(nèi)容
    1.5 論文的創(chuàng)新點
第2章 穿刺針路徑規(guī)劃算法及半徑擬合模型
    2.1 引言
    2.2 介入式柔性斜角穿刺針
    2.3 穿刺針路徑規(guī)劃算法
        2.3.1 穿刺針特性分析及假設(shè)
        2.3.2 穿刺針可達位置分析
        2.3.3 模型的建立
    2.4 半徑擬合模型
    2.5 本章小結(jié)
第3章 圖像采集及處理
    3.1 引言
    3.2 圖像采集
        3.2.1 PVA假體實驗
            3.2.1.1 CCD相機鏡頭矯正
            3.2.1.2 實驗設(shè)備及假體制備
        3.2.2 動物組織實驗
            3.2.2.1 實驗設(shè)備
    3.3 圖像預(yù)處理
        3.3.1 CCD圖像預(yù)處理
        3.3.2 超聲圖像預(yù)處理
    3.4 軟件界面與功能實現(xiàn)
        3.4.1 圖像處理GUI界面布局
        3.4.2 軟件功能實現(xiàn)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 路徑規(guī)劃算法驗證
    4.1 引言
    4.2 半徑擬合模型評估
        4.2.1 半徑擬合模型的準確性評估
        4.2.2 半徑擬合模型的穩(wěn)定性評估
            4.2.2.1 PVA假體實驗
            4.2.2.2 動物組織實驗
    4.3 路徑規(guī)劃算法驗證
        4.3.1 軌跡對比流程
        4.3.2 實驗驗證
            4.3.2.1 PVA假體實驗
            4.3.2.2 動物組織實驗
        4.3.3 軌跡規(guī)劃算法誤差分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻
致謝
作者簡歷
    一、 基本情況
    二、 學(xué)習(xí)工作經(jīng)歷
    三、 發(fā)表論文
    四、 科研項目情況


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于幾何逼近法的斜尖柔性穿刺針運動學(xué)研究[J]. 高德東,李強,雷勇,徐飛,白輝全.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2017(04)
[2]基于圖像形態(tài)學(xué)的軟組織變形測量方法研究[J]. 白輝全,高德東,王珊,李強,鄭浩峻.  圖學(xué)學(xué)報. 2015(05)
[3]基于多目標粒子群優(yōu)化算法的斜尖柔性針穿刺路徑規(guī)劃[J]. 霍本巖,趙新剛,韓建達,徐衛(wèi)良.  機器人. 2015(04)
[4]針穿刺軟組織實驗假體的制備與選擇[J]. 朱侗,高德東,趙廣偉.  科技視界. 2015(17)
[5]醫(yī)療機器人技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 倪自強,王田苗,劉達.  機械工程學(xué)報. 2015(13)
[6]醫(yī)療機器人的手術(shù)應(yīng)用研究[J]. 鄭海洋,馬磊,張譯寒,楊璐,雷應(yīng)波.  裝備制造技術(shù). 2013(09)
[7]穿刺軟組織中針的受力形變仿真和偏差分析[J]. 趙呈濤,曾慶軍,劉海霞.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2012(11)
[8]基于虛擬彈簧模型的柔性針穿刺仿真研究[J]. 高德東,鄭浩峻,姚望,何銳.  計算機工程. 2010(18)
[9]柔性針的運動學(xué)建模及實驗研究[J]. 趙燕江,張永德,邵俊鵬.  機器人. 2010(05)
[10]用于神經(jīng)外科手術(shù)的磁共振圖像導(dǎo)航機器人的兼容性研究[J]. 洪在地,贠超,趙磊.  機器人. 2009(03)

碩士論文
[1]超聲引導(dǎo)下的針穿刺圖像穿刺針定位與跟蹤的研究[D]. 徐飛.青海大學(xué) 2018
[2]機器人輔助針穿刺穩(wěn)定性分析及路徑規(guī)劃[D]. 李強.青海大學(xué) 2016



本文編號：3722800