椎板磨削是椎板減壓術(shù)中的關(guān)鍵操作之一。此操作要求外科醫(yī)生在導(dǎo)航系統(tǒng)的幫助下手持磨削工具在棘突一側(cè)或兩側(cè)椎板上打磨出深V槽以完成“單開窗”或“雙開窗”從而給椎管內(nèi)受壓迫的脊髓神經(jīng)釋放壓力。然而長時間的操作會導(dǎo)致醫(yī)生手腕疲憊甚至顫抖,進(jìn)而帶來損傷周圍血管或神經(jīng)的風(fēng)險。許多連接大腦和各個器官的重要血管和神經(jīng)遍布于椎管之中及椎體周圍,如果它們受到損傷,將會給病患帶來長期的疼痛,癱瘓等不可逆的后果,嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致死亡。近年來,機(jī)器人技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。一些手術(shù)中高繁復(fù)性以及高輻射下的操作已經(jīng)可以由機(jī)器人輔助來完成,以降低手術(shù)中出錯的幾率,減小對外科醫(yī)生技能的要求,降低手術(shù)中輻射對醫(yī)護(hù)人員健康造成的影響。針對機(jī)器人輔助椎板磨削操作,本文提出了一套機(jī)器人輔助磨削系統(tǒng)的交互與安全控制方案。手術(shù)開始前,由于椎板磨削在三維空間中進(jìn)行操作,通過CT斷層二維影像很難規(guī)劃出理想的磨削路徑。因此,本文提出基于受術(shù)區(qū)域脊柱骨三維重建的術(shù)前規(guī)劃方案,由醫(yī)生在三維模型中選取磨削區(qū)域。根據(jù)磨削區(qū)域椎板的表面輪廓生成磨削路徑。為精細(xì)化、自動化磨削提供數(shù)據(jù)支持。手術(shù)過程中,通過2D/3D配準(zhǔn)將術(shù)前高分辨率CT數(shù)據(jù)...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景與意義
        1.1.1 椎管狹窄癥醫(yī)學(xué)背景
        1.1.2 本課題研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 骨科手術(shù)機(jī)器人發(fā)展概述
        1.2.2 機(jī)器人輔助矯形外科路徑規(guī)劃技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 機(jī)器人輔助矯形外科安全控制策略研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究的主要內(nèi)容
第2章 基于三維重建的磨削路徑規(guī)劃方法
    2.1 引言
    2.2 受術(shù)區(qū)域脊柱骨三維重建
    2.3 椎板磨削路徑規(guī)劃器
        2.3.1 路徑點生成
        2.3.2 路徑點過濾
    2.4 術(shù)前規(guī)劃數(shù)據(jù)與術(shù)中機(jī)器人工作空間配準(zhǔn)方法
        2.4.1 注冊配準(zhǔn)方法
        2.4.2 術(shù)前規(guī)劃數(shù)據(jù)的2D/3D配準(zhǔn)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 磨削接觸力的自適應(yīng)模糊控制
    3.1 引言
    3.2 磨削過程受力分析
    3.3 基于多層自適應(yīng)模糊控制器的磨削接觸力控制
    3.4 基于多層模糊控制器的椎板磨削進(jìn)給力控制實驗
        3.4.1 實驗平臺介紹
        3.4.2 實驗設(shè)置
        3.4.3 實驗結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于骨層識別的安全控制策略
    4.1 引言
    4.2 磨削信號預(yù)處理
        4.2.1 數(shù)據(jù)歸一化處理
        4.2.2 信號降噪處理
    4.3 骨質(zhì)特征提取與選擇
        4.3.1 原信號的特征空間分布
        4.3.2 基于能量消耗密度的骨質(zhì)特征提取
        4.3.3 基于Bhattacharyya距離的特征評價
        4.3.4 基于線性判別分析的二次特征提取
    4.4 基于支持向量機(jī)的骨質(zhì)識別
        4.4.1 參數(shù)尋優(yōu)與結(jié)果對比
        4.4.2 通用型骨質(zhì)識別器
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3886822