本文關(guān)鍵詞：斜角柔性針的非均勻介質(zhì)穿刺模型及針體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為癌癥早期診斷和治療的主要手段之一，經(jīng)皮穿刺術(shù)在活體組織檢查、消融、近距離放射療法和藥物輸送方面具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，經(jīng)皮穿刺術(shù)在臨床上普遍采用剛性穿刺針，由于剛性針的穿刺路線是直線，導(dǎo)致無(wú)法完成面向復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)的非直線穿刺任務(wù)。鑒于此，斜角柔性針由于可以在穿刺過(guò)程中實(shí)現(xiàn)非直線的復(fù)雜軌跡，得到了科研人員和臨床醫(yī)生的廣泛重視。 近年來(lái)，隨著對(duì)斜角柔性針研究的逐漸深入，研究人員發(fā)現(xiàn)了一些概念和思路上的不足，如單純的依靠“針操控”容易出現(xiàn)組織傷害；僅依賴路徑規(guī)劃的柔性針穿刺無(wú)法實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋等。針對(duì)上述問(wèn)題，本文在“針-組織”復(fù)合操控技術(shù)以及不借助于醫(yī)學(xué)影像的柔性針體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等方面開(kāi)展了深入研究。 “針-組織”復(fù)合操控利用組織操控將目標(biāo)病灶“推”、“擠”到相對(duì)簡(jiǎn)單的穿刺路徑上，再利用柔性針操控獲得成功的穿刺操作。這里，組織變?yōu)榈湫偷姆蔷鶆虿牧希芯咳嵝葬樤诜蔷鶆蚪橘|(zhì)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是此類操控方法的理論基礎(chǔ)。本文分析了柔性針體在組織中運(yùn)動(dòng)的受力情況，獲得到了力學(xué)模型中的關(guān)鍵參數(shù)即針尖力的側(cè)向分力；另外將非均勻組織采用區(qū)域劃分的策略劃分為多個(gè)等效均勻組織，將組織對(duì)于針體的作用力等效為柔性基礎(chǔ)中的彈簧支撐，最后采用Rayleigh-Ritz方法和最小勢(shì)能原理求得彈簧支撐的剛度，作為力學(xué)模型的第二個(gè)參數(shù)。將兩個(gè)參數(shù)代入模型，可以得到斜角柔性針的彎曲曲線。 傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備識(shí)別柔性針穿刺軌跡的劣勢(shì)在于精度不易保證且不利于系統(tǒng)集成，，研究不依賴于醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的柔性針穿刺路徑監(jiān)測(cè)將會(huì)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人輔助穿刺手術(shù)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。本文提出在針體表面粘貼應(yīng)變片，利用粘貼點(diǎn)處柔性針的應(yīng)變信息擬合重建柔性針體曲線；并且分析了擬合誤差的成因，提出了擬合誤差的衡量標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上完成了傳感單元在針體上的布局策略研究，使之兼顧成本和辨識(shí)精度的雙重要求。 最后，針對(duì)上述理論研究?jī)?nèi)容，在構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究。在非均勻介質(zhì)穿刺試驗(yàn)中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段獲得兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，然后針對(duì)模型曲線和實(shí)際曲線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；在柔性針體監(jiān)測(cè)方面，針對(duì)給定的擬合誤差，進(jìn)行針體形狀的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)還對(duì)平面單雙圓弧、空間圓弧、平面非圓曲線進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文提出理論工作的有效性，同時(shí)提出的方法為斜角柔性針穿刺操作提供了新的解決方案。
【關(guān)鍵詞】：經(jīng)皮穿刺 斜角柔性針 非均勻介質(zhì) 力學(xué)模型 針體曲線監(jiān)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R318.0
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題的研究背景及意義9-12
• 1.2 斜角柔性針國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀及分析12-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析14-15
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)15-16
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 斜角柔性針在非均勻組織中彎曲的力學(xué)模型18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 針體偏轉(zhuǎn)模型18-20
• 2.3 基于“組織操控”的力學(xué)模型20-26
• 2.3.1 針-組織相互作用力分析20-22
• 2.3.2 模型建立和求解22-26
• 2.4 模型參數(shù)獲取26-27
• 2.4.1 針尖力側(cè)向分力Ft ,y求取27
• 2.4.2 彈簧支撐剛度K t求取27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第3章 斜角柔性針曲線形狀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)29-46
• 3.1 引言29
• 3.2 曲率信息的獲取29-32
• 3.3 柔性針曲線擬合方法32-38
• 3.3.1 平面曲線的擬合方法33-35
• 3.3.2 空間曲線的擬合方法35-38
• 3.4 曲線擬合誤差分析及驗(yàn)證38-41
• 3.4.1 曲率圓與曲線的位置關(guān)系38-39
• 3.4.2 誤差的衡量39-40
• 3.4.3 曲率插值40-41
• 3.5 離散點(diǎn)求解過(guò)程41-42
• 3.6 誤差的影響因素及相應(yīng)措施42-45
• 3.7 本章小結(jié)45-46
• 第4章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建及實(shí)驗(yàn)研究46-63
• 4.1 引言46
• 4.2 斜角柔性針在非均勻組織中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)研究46-55
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹46-50
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程介紹50-55
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)小結(jié)55
• 4.3 斜角柔性針的曲線形狀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)研究55-62
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹56
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程介紹56-57
• 4.3.3 平面二維圓弧曲線57-59
• 4.3.4 空間三維圓弧曲線59-60
• 4.3.5 平面二維非圓曲線60-62
• 4.3.6 實(shí)驗(yàn)小結(jié)62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68-70
• 致謝70

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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  本文關(guān)鍵詞：斜角柔性針的非均勻介質(zhì)穿刺模型及針體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：430139