現(xiàn)代醫(yī)學(xué)外科手術(shù)治療特點(diǎn)之一是微創(chuàng)治療。雖然現(xiàn)有的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)各方面發(fā)展已經(jīng)比較成熟,但在實(shí)際手術(shù)中外科醫(yī)生所遇到的問(wèn)題并沒(méi)有很好的解決。在手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中,常有視線的約束,如物體的遮擋、周?chē)饩�干擾、金屬物體鏡面反射等影響,導(dǎo)致跟蹤數(shù)據(jù)丟失、產(chǎn)生嚴(yán)重錯(cuò)誤及偽目標(biāo)等問(wèn)題。微創(chuàng)手術(shù)中,對(duì)目標(biāo)的定位跟蹤,尤其是體內(nèi)的跟蹤,需要一種無(wú)線無(wú)源定位系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)相比,磁定位跟蹤系統(tǒng)具有目標(biāo)體積小,無(wú)視線約束,精度高等優(yōu)點(diǎn)。所以本課題設(shè)計(jì)了一種多目標(biāo)磁定位系統(tǒng),并研制樣機(jī),開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究。本課題通過(guò)對(duì)圓柱磁體磁場(chǎng)建模,分析和比較了兩種不同的磁場(chǎng)模型�；诰W(wǎng)格法對(duì)傳感器的布局策略進(jìn)行優(yōu)化。基于磁模型和布局優(yōu)化結(jié)果,建立了磁傳感器布局陣列,設(shè)計(jì)和搭建了多目標(biāo)磁定位系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)多目標(biāo)磁定位技術(shù)的應(yīng)用的探索,實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)的6Do F定位和微型機(jī)器人的實(shí)時(shí)定位與驅(qū)動(dòng)。通過(guò)將兩個(gè)一樣的磁鐵以磁極相反的方式組合成定位目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)的6Do F定位,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該6Do F定位方法的有效性。為了得到更好的定位效果,通過(guò)采用兩個(gè)不同大小的磁鐵和基于兩個(gè)磁鐵間約束關(guān)系,對(duì)上述6Do F定位方法進(jìn)行了... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

StealthStation手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)外科手術(shù)治療特點(diǎn)之一是微創(chuàng)手術(shù)治療，應(yīng)用當(dāng)代先進(jìn)的電子電熱光學(xué)等設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行醫(yī)療診斷和治療。對(duì)比傳統(tǒng)手術(shù)，微創(chuàng)手術(shù)算是改革式的進(jìn)步。利用微創(chuàng)手術(shù)機(jī)械設(shè)備，改變傳統(tǒng)手術(shù)方式，不僅使醫(yī)生操作手術(shù)更便利，而且讓患者有較小的手術(shù)損傷，在手術(shù)操作時(shí)，顯示屏上的影像更加清晰，大大減小了手術(shù)的盲目性，可以同時(shí)進(jìn)行診斷和治療。手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)其定位方式可以大致劃分為機(jī)械定位跟蹤系統(tǒng)[1]、電磁式手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)[2]、光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)[3]、基于超聲波[4]的導(dǎo)航系統(tǒng)以及基于 X 線的手術(shù)導(dǎo)航[5]等。以 ISG 公司的 Viewing Wand 和 FARO 公司的手術(shù)機(jī)械臂為代表的機(jī)械定位方法在上世紀(jì) 80 年代得到最早的應(yīng)用，靜態(tài)跟蹤精度達(dá)毫米級(jí)，但笨重、操作繁瑣、消毒及維護(hù)不便、動(dòng)態(tài)跟蹤效果差等特點(diǎn)嚴(yán)重限制了手術(shù)自動(dòng)化以及手術(shù)機(jī)器人的運(yùn)用，如今這種機(jī)械定位方法在手術(shù)中已很少使用。電磁式導(dǎo)航系統(tǒng)具有無(wú)視線遮擋特別適合于體內(nèi)定位導(dǎo)航的特點(diǎn)。然而電磁式系統(tǒng)受環(huán)境影響較大，特別是受手術(shù)室內(nèi)金屬器械的干擾時(shí)會(huì)產(chǎn)生極大定位精度的扭曲�；诔暡ǖ膶�(dǎo)航系統(tǒng)一般用于體內(nèi)軟組織微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航，基本無(wú)法在骨科手術(shù)中實(shí)施。

定位跟蹤技術(shù)是促進(jìn)像的遮擋下，它可以實(shí)時(shí)地提供醫(yī)療器械的位置和方向信息束下，實(shí)現(xiàn)小目標(biāo)實(shí)時(shí)定位跟蹤應(yīng)用最廣泛的技術(shù)就是磁定位他先進(jìn)的定位跟蹤技術(shù)，標(biāo)的位置和方向時(shí)，磁定位跟蹤技術(shù)可以提供一個(gè)無(wú)視距約束的定位跟蹤方案，這使得它在定位跟蹤醫(yī)療設(shè)備時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)1.3.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近幾十年，磁定位方法受到越來(lái)越多國(guó)內(nèi)外有研究人員將磁定位系統(tǒng)用檢測(cè)腫瘤的位置研究了磁定位技術(shù)在微創(chuàng)手術(shù)中的應(yīng)用磁定位系統(tǒng)放置于水下，磁定位技術(shù)的研究，如任宇鵬場(chǎng)強(qiáng)度（如圖 1-6 所示）對(duì)定位準(zhǔn)確性地影響。進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療的關(guān)鍵技術(shù)。在患者解剖或它可以實(shí)時(shí)地提供醫(yī)療器械的位置和方向信息。實(shí)現(xiàn)小目標(biāo)實(shí)時(shí)定位跟蹤應(yīng)用最廣泛的技術(shù)就是磁定位，如光學(xué)定位跟蹤或超聲波定位跟蹤技術(shù)磁定位跟蹤技術(shù)可以提供一個(gè)無(wú)視距約束的定位跟蹤方這使得它在定位跟蹤醫(yī)療設(shè)備時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)[9-11]。方法受到越來(lái)越多國(guó)內(nèi)外研究者的重視將磁定位系統(tǒng)用檢測(cè)腫瘤的位置[12]（如圖 1-3 所示[13]（如圖 1-4 所示），德國(guó)的，用于水下磁定位[14]（如圖 1-5 所示）任宇鵬[15]等提出在人體周?chē)惭b磁傳感器陣列測(cè)量磁），用于定位人體內(nèi)的膠囊內(nèi)窺鏡，并測(cè)試人體的運(yùn)動(dòng)在患者解剖或 CT 成。在沒(méi)有視距約[8]。相對(duì)于其如光學(xué)定位跟蹤或超聲波定位跟蹤技術(shù)，在估算目者的重視。例如，美國(guó)所示），法國(guó) Sche德國(guó)的 Park 將）。國(guó)內(nèi)也有對(duì)在人體周?chē)惭b磁傳感器陣列測(cè)量磁測(cè)試人體的運(yùn)動(dòng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種人體移動(dòng)對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡磁定位干擾的補(bǔ)償方法[J]. 任宇鵬,胡超,項(xiàng)圣,馮忠晴,宋霜.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(11)
[2]骨科手術(shù)機(jī)器人及其導(dǎo)航技術(shù)[J]. 宋國(guó)立,韓建達(dá),趙憶文.  科學(xué)通報(bào). 2013(S2)
[3]膠囊內(nèi)窺鏡位置方向磁場(chǎng)定位技術(shù)的研究[J]. 胡超,宋霜,陽(yáng)萬(wàn)安,孟慶虎,李抱樸,曾德文,李蕭蕭,朱紅梅.  集成技術(shù). 2012(01)



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