目前,微創(chuàng)介入是近年來迅速發(fā)展起來的一門嶄新的醫(yī)療技術(shù),在臨床手術(shù)中廣泛應(yīng)用,并成為熱點(diǎn)學(xué)科。采用“柔性針”來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“剛性針”是一個(gè)開創(chuàng)性的思維,克服了剛性針存在的上述弊端。然而,斜尖柔性針也存在瓶頸問題:彎曲半徑相對(duì)固定,從而導(dǎo)致矯正路徑偏差能力受到限制和穿刺路徑形式不夠靈活的問題。提出一種柔索驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)柔性針,通過主動(dòng)驅(qū)動(dòng)斜尖進(jìn)行擺動(dòng),改變其與組織的作用力的大小和方向,從而改變?nèi)嵝葬樤诮M織中穿刺的彎曲半徑,有效地解決了被動(dòng)柔性針的瓶頸問題。首先,對(duì)柔索驅(qū)動(dòng)主動(dòng)針的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化。與普通的穿刺針不同,主動(dòng)柔性針設(shè)計(jì)是由外針和兩側(cè)開槽的內(nèi)針組成,并且內(nèi)針槽內(nèi)還有兩根細(xì)細(xì)的柔索穿過并牽引著針尖,他們中間的結(jié)構(gòu)和受力比較復(fù)雜,彎曲變形時(shí)會(huì)存在內(nèi)外針柔索之間的耦合。研究主動(dòng)柔性針的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,以彎曲的靈活性和受力變形的穩(wěn)定性為目標(biāo),通過ANSYS靜力學(xué)仿真和實(shí)驗(yàn)的方法,對(duì)主動(dòng)柔性針的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。主要分為針尖傾斜角的優(yōu)化,針頭長(zhǎng)度的優(yōu)化,內(nèi)針開槽結(jié)構(gòu)的分析與驗(yàn)證。其次,從材料力學(xué)性能入手,深入研究柔索的力學(xué)特性,選取合適材料,在此基礎(chǔ)上建立柔索的傳動(dòng)特性模型。對(duì)柔索傳動(dòng)特性的關(guān)鍵問題進(jìn)... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

柔性針穿刺路徑矯正Fig.1-1Flexibleneedlepunctureroutecorrection本文提出一種柔索驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)柔性針，原理圖如圖1-2所示，將斜尖與針軸拆分成兩部分，通過鉸鏈連接，并通過“雙套柔索”來驅(qū)動(dòng)斜尖進(jìn)行擺動(dòng)，改

圖 1-1 柔性針穿刺路徑矯正Fig.1-1 Flexible needle puncture route correction本文提出一種柔索驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)柔性針，原理圖如圖1-2所示，將斜尖與針軸拆分成兩部分，通過鉸鏈連接，并通過“雙套柔索”來驅(qū)動(dòng)斜尖進(jìn)行擺動(dòng)，改變其與組織的作用力的大小和方向，從而改變?nèi)嵝葬樤诮M織中穿刺的彎曲半徑，有效地解決了被動(dòng)柔性針的瓶頸問題。提出的“主動(dòng)柔性針”具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）矯正路徑偏差能力強(qiáng)：相比于被動(dòng)柔性針，“主動(dòng)柔性針”能穿刺出更小半徑的彎曲路徑，打破了傳統(tǒng)被動(dòng)柔性針的單一曲率路徑的束縛，具有強(qiáng)大的矯正偏差路徑的能力；（2）穿刺路徑靈活度高：主動(dòng)柔性針能穿刺出不同曲率的路徑，可以根據(jù)實(shí)際情況，通過合理的規(guī)劃，將不同曲率的路徑進(jìn)行空間連接，實(shí)現(xiàn)更為靈活和優(yōu)化的路徑

柵(FBG)的形狀重建，在插入時(shí)測(cè)量針尖的位置。結(jié)果表明，該針可以從插入軸向20毫米的目標(biāo)方向引導(dǎo)，深度為100毫米，平均目標(biāo)誤差為2.02毫米。他提出了一種針的模型（如圖1-3），針有一個(gè)實(shí)際的尖端，針錐形的頂端安裝在一個(gè)球關(guān)節(jié)上。在針的縱軸上的方向決定了彎曲的方向和彎曲的量[9，10]。圖 1-3 驅(qū)動(dòng)端針由一個(gè)靈活的軸和一個(gè)錐形的尖端組成Fig.1-3 The drive pin consists of a flexible shaft and a tapered tipTang L設(shè)計(jì)了一種符合避障和路徑規(guī)劃任務(wù)的柔性針。在三維空間導(dǎo)航中，采用磁力輔助的方法可以幫助實(shí)現(xiàn)更靈活的旋轉(zhuǎn)針角度。同時(shí)，研究了針在插入時(shí)的屈曲效應(yīng)。通過選擇針的適當(dāng)長(zhǎng)度和半徑的組合，可以避免屈曲效應(yīng)，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[6]雙套索系統(tǒng)力矩傳動(dòng)特性與摩擦補(bǔ)償分析[J]. 吳青聰,王興松,杜峰坡,陳林.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2015(05)
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博士論文
[1]精密柔索傳動(dòng)機(jī)理與設(shè)計(jì)方法研究[D]. 魯亞飛.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]新型斜角柔性針的設(shè)計(jì)及穿刺軌跡規(guī)劃研究[D]. 王力鋆.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3006211