本文關(guān)鍵詞：全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中機(jī)器人切骨：系統(tǒng)構(gòu)建與模擬實(shí)驗(yàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著人類醫(yī)學(xué)理論的不斷進(jìn)步,醫(yī)療設(shè)備的逐步升級(jí),醫(yī)療外科正發(fā)生著質(zhì)的飛躍。另外,隨著工業(yè)4.0時(shí)代的開啟,計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等新型技術(shù)的運(yùn)用愈發(fā)成熟,正逐漸改變著人們的生活模式。與此同時(shí),醫(yī)療外科與計(jì)算機(jī),以及機(jī)器人完美結(jié)合的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)也正逐漸進(jìn)入臨床應(yīng)用,代替或輔助外科醫(yī)生完成全膝關(guān)節(jié)置換(TKR)、全髖關(guān)節(jié)置換(TKA)等一類的復(fù)雜外科手術(shù)。但諸如DaVinci、 ROBODOC、CASPAR等國外成熟的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),價(jià)格昂貴,在我國仍未普及。而國內(nèi)針對(duì)TKR的代表性手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)WATO-Ⅱ,仍因各方面的技術(shù)緣由未真正意義上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。因此,為改善國內(nèi)的醫(yī)療外科現(xiàn)狀,本課題得以開展。據(jù)悉,成熟的半自主外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),其基本功能如下：1)手術(shù)機(jī)器人及其實(shí)體控制：2)基于CT圖像的三維模型重建；3)基于視覺的定位導(dǎo)航。而本文研究目的即在于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人輔助完成TKR手術(shù)中的切骨動(dòng)作,為后期完整的半自主手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)打下結(jié)實(shí)基礎(chǔ),即上述所提到的第一部分功能。針對(duì)本課題的具體開展,包括以下幾個(gè)部分：首先,全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中切骨機(jī)器人系統(tǒng)創(chuàng)建。內(nèi)容如下：1)對(duì)TKR手術(shù)所涉及的基本概念及其手術(shù)過程做簡要介紹；2)通過選用合適的機(jī)器人、切骨方式,設(shè)計(jì)可調(diào)屈曲切骨支撐裝置等完成切骨機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)體環(huán)境的構(gòu)建；3)基于VS2010的C#高級(jí)語言編輯,利用機(jī)器人的開放的API接口、TCP/IP通訊協(xié)議等完成手術(shù)機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)建,并就其系統(tǒng)主要功能模塊進(jìn)行了簡要介紹。其次,對(duì)TKR手術(shù)中切骨標(biāo)定及其軌跡規(guī)劃展開具體分析。內(nèi)容如下：1)針對(duì)膝蓋骨(脛骨、股骨)的標(biāo)定方式及其具體原理進(jìn)行剖析；2)結(jié)合切骨環(huán)境、執(zhí)行方式、最終目的、效率等多重因素完成膝關(guān)節(jié)骨各切骨平面的軌跡規(guī)劃。然后,對(duì)高速銑削切骨的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。內(nèi)容如下：1)對(duì)人骨的基本結(jié)構(gòu)、成分和力學(xué)性能進(jìn)行詳細(xì)分析；2)分析切削力與切削振動(dòng)對(duì)銑削穩(wěn)定性的主要影響緣由,再論述產(chǎn)生切削力與切削振動(dòng)的主要切削參數(shù)；3)對(duì)這些切削參數(shù)展開定量分析,并結(jié)合參考文獻(xiàn)制定最優(yōu)數(shù)值。最后,結(jié)合上述理論分析,展開實(shí)驗(yàn)論證。內(nèi)容如下：1)工件平面(二維、空間平面)的標(biāo)定實(shí)驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展開對(duì)比分析；2)蠟燭模擬切骨動(dòng)作實(shí)驗(yàn)；3)假骨模擬切骨動(dòng)作實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行具體總結(jié)與分析。本文通過詳細(xì)的理論介紹以及具體的實(shí)驗(yàn)分析,充分驗(yàn)證了其研究內(nèi)容,即本文所論及的標(biāo)定與切骨方式,以及所構(gòu)建的切骨機(jī)器人系統(tǒng)具備切實(shí)有效的可執(zhí)行性。
【關(guān)鍵詞】：TKR 工件標(biāo)定 機(jī)器人姿態(tài) 軌跡規(guī)劃 銑削穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242;R687.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 引言14
• 1.2 研究背景與現(xiàn)狀14-20
• 1.3 本文研究內(nèi)容20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第二章 全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中切骨機(jī)器人系統(tǒng)22-38
• 2.1 引言22
• 2.2 全膝關(guān)節(jié)置換(TKR)手術(shù)簡介22-29
• 2.2.1 下肢力線23-24
• 2.2.2 膝關(guān)節(jié)假體24
• 2.2.3 手術(shù)過程24-29
• 2.3 TKR手術(shù)中切骨機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)建29-36
• 2.3.1 概念及要求29
• 2.3.2 機(jī)器人的選擇29-30
• 2.3.3 末端執(zhí)行器的選擇30-31
• 2.3.4 可調(diào)屈曲切骨支撐裝置的設(shè)計(jì)31-34
• 2.3.5 機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)建34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-38
• 第三章 切骨標(biāo)定及其軌跡規(guī)劃38-50
• 3.1 引言38
• 3.2 膝關(guān)節(jié)骨的標(biāo)定38-44
• 3.2.1 概念及要求38
• 3.2.2 脛骨標(biāo)定38-42
• 3.2.3 股骨標(biāo)定42-44
• 3.3 膝關(guān)節(jié)切骨軌跡規(guī)劃44-49
• 3.3.1 概念及要求44
• 3.3.2 脛骨切骨軌跡規(guī)劃44-47
• 3.3.3 股骨切骨軌跡規(guī)劃47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第四章 高速銑削切骨的穩(wěn)定性分析50-62
• 4.1 引言50
• 4.2 人骨的力學(xué)性能分析50-52
• 4.2.1 骨的材質(zhì)特性50
• 4.2.2 骨的結(jié)構(gòu)和成分50-51
• 4.2.3 骨材質(zhì)的力學(xué)特性51-52
• 4.3 骨銑削穩(wěn)定性分析52-57
• 4.3.1 骨銑削過程52-53
• 4.3.2 主要影響因素53
• 4.3.3 骨切削力的綜合分析53-55
• 4.3.4 骨切削振動(dòng)的綜合分析55-57
• 4.4 切削參數(shù)的優(yōu)化選擇57-61
• 4.4.1 最優(yōu)穩(wěn)定區(qū)57-58
• 4.4.2 徑向切削深度的優(yōu)化58-60
• 4.4.3 軸向切削深度的優(yōu)化60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第五章 實(shí)驗(yàn)與分析62-72
• 5.1 引言62
• 5.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容62-71
• 5.2.1 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)與分析62-65
• 5.2.2 蠟燭實(shí)驗(yàn)65
• 5.2.3 假骨實(shí)驗(yàn)與分析65-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 致謝79

【相似文獻(xiàn)】

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