微創(chuàng)手術(shù)在最近幾年得到了的極大的發(fā)展,隨著經(jīng)皮針穿刺在越來(lái)越多的手術(shù)中發(fā)揮作用,對(duì)穿刺針精度的要求也越來(lái)越高。同時(shí)也要求對(duì)穿刺針的路徑進(jìn)行更加精準(zhǔn)的規(guī)劃,對(duì)穿刺針在組織內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析的更加透徹。本文針對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究:首先,假設(shè)穿刺針的撓曲軌跡為固定半徑的圓弧,基于這種特性,對(duì)穿刺針?biāo)艿竭_(dá)的區(qū)域進(jìn)行了分析,并建立從針尖至針尾部的坐標(biāo)變換方程,實(shí)現(xiàn)了穿刺針的姿態(tài)與位置描述。對(duì)穿刺針軌跡進(jìn)行提取,建立半徑擬合模型,對(duì)提取出的穿刺針軌跡坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行分析,擬合出針體的彎曲半徑值。其次,使用6種不同的穿刺針進(jìn)行穿刺實(shí)驗(yàn),被穿刺組織分為PVA假體組織與動(dòng)物組織兩種,每種實(shí)驗(yàn)又分為抽芯與未抽芯兩種情況。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)穿刺過(guò)程進(jìn)行圖像采集,使用MATLAB對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理針體軌跡增強(qiáng)等操作,并完成半徑擬合模型的算法。在MATLAB中建立GUI界面,縮減數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的操作流程,并使整個(gè)過(guò)程更加可視化。最終,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)PVA假體與動(dòng)物組織進(jìn)行無(wú)偏轉(zhuǎn)的穿刺實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)圖像進(jìn)行半徑擬合,統(tǒng)計(jì)并分析6種不同的穿刺針在兩種組織下的偏轉(zhuǎn)半徑。在無(wú)偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加一次偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn),并使用半徑擬和模型對(duì)穿... 

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來(lái)源
    1.2 課題研究的背景及意義
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 針體路徑規(guī)劃算法
        1.3.2 國(guó)內(nèi)外穿刺設(shè)備
        1.3.3 超聲圖像中穿刺針檢測(cè)
    1.4 課題的主要研究?jī)?nèi)容
    1.5 論文的創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 穿刺針路徑規(guī)劃算法及半徑擬合模型
    2.1 引言
    2.2 介入式柔性斜角穿刺針
    2.3 穿刺針路徑規(guī)劃算法
        2.3.1 穿刺針特性分析及假設(shè)
        2.3.2 穿刺針可達(dá)位置分析
        2.3.3 模型的建立
    2.4 半徑擬合模型
    2.5 本章小結(jié)
第3章 圖像采集及處理
    3.1 引言
    3.2 圖像采集
        3.2.1 PVA假體實(shí)驗(yàn)
            3.2.1.1 CCD相機(jī)鏡頭矯正
            3.2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及假體制備
        3.2.2 動(dòng)物組織實(shí)驗(yàn)
            3.2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    3.3 圖像預(yù)處理
        3.3.1 CCD圖像預(yù)處理
        3.3.2 超聲圖像預(yù)處理
    3.4 軟件界面與功能實(shí)現(xiàn)
        3.4.1 圖像處理GUI界面布局
        3.4.2 軟件功能實(shí)現(xiàn)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 路徑規(guī)劃算法驗(yàn)證
    4.1 引言
    4.2 半徑擬合模型評(píng)估
        4.2.1 半徑擬合模型的準(zhǔn)確性評(píng)估
        4.2.2 半徑擬合模型的穩(wěn)定性評(píng)估
            4.2.2.1 PVA假體實(shí)驗(yàn)
            4.2.2.2 動(dòng)物組織實(shí)驗(yàn)
    4.3 路徑規(guī)劃算法驗(yàn)證
        4.3.1 軌跡對(duì)比流程
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
            4.3.2.1 PVA假體實(shí)驗(yàn)
            4.3.2.2 動(dòng)物組織實(shí)驗(yàn)
        4.3.3 軌跡規(guī)劃算法誤差分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷
    一、 基本情況
    二、 學(xué)習(xí)工作經(jīng)歷
    三、 發(fā)表論文
    四、 科研項(xiàng)目情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于幾何逼近法的斜尖柔性穿刺針運(yùn)動(dòng)學(xué)研究[J]. 高德東,李強(qiáng),雷勇,徐飛,白輝全.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2017(04)
[2]基于圖像形態(tài)學(xué)的軟組織變形測(cè)量方法研究[J]. 白輝全,高德東,王珊,李強(qiáng),鄭浩峻.  圖學(xué)學(xué)報(bào). 2015(05)
[3]基于多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法的斜尖柔性針穿刺路徑規(guī)劃[J]. 霍本巖,趙新剛,韓建達(dá),徐衛(wèi)良.  機(jī)器人. 2015(04)
[4]針穿刺軟組織實(shí)驗(yàn)假體的制備與選擇[J]. 朱侗,高德東,趙廣偉.  科技視界. 2015(17)
[5]醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 倪自強(qiáng),王田苗,劉達(dá).  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2015(13)
[6]醫(yī)療機(jī)器人的手術(shù)應(yīng)用研究[J]. 鄭海洋,馬磊,張譯寒,楊璐,雷應(yīng)波.  裝備制造技術(shù). 2013(09)
[7]穿刺軟組織中針的受力形變仿真和偏差分析[J]. 趙呈濤,曾慶軍,劉海霞.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2012(11)
[8]基于虛擬彈簧模型的柔性針穿刺仿真研究[J]. 高德東,鄭浩峻,姚望,何銳.  計(jì)算機(jī)工程. 2010(18)
[9]柔性針的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模及實(shí)驗(yàn)研究[J]. 趙燕江,張永德,邵俊鵬.  機(jī)器人. 2010(05)
[10]用于神經(jīng)外科手術(shù)的磁共振圖像導(dǎo)航機(jī)器人的兼容性研究[J]. 洪在地,贠超,趙磊.  機(jī)器人. 2009(03)

碩士論文
[1]超聲引導(dǎo)下的針穿刺圖像穿刺針定位與跟蹤的研究[D]. 徐飛.青海大學(xué) 2018
[2]機(jī)器人輔助針穿刺穩(wěn)定性分析及路徑規(guī)劃[D]. 李強(qiáng).青海大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3722800