發(fā)布時(shí)間：2017-05-04 08:02

  本文關(guān)鍵詞：顱頜面腫瘤穿刺手術(shù)機(jī)器人進(jìn)針策略與實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：顱頜面部腫瘤位置深在,涉及重要的神經(jīng)血管組織及解剖結(jié)構(gòu),手術(shù)不易切除且容易復(fù)發(fā),對(duì)手術(shù)操作精度和穩(wěn)定性要求較高;而傳統(tǒng)顱頜面外科手術(shù)中治療顱頜面腫瘤的穿刺活檢手術(shù)及放射性粒子植入手術(shù)操作非常復(fù)雜且危險(xiǎn)性比較高。因此,把機(jī)器人技術(shù)引入顱頜面腫瘤穿刺診療手術(shù)中,建立集術(shù)前手術(shù)設(shè)計(jì)、光學(xué)導(dǎo)航、力反饋控制系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)圖像處理、手術(shù)機(jī)器人為一體的顱頜面腫瘤穿刺手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)顱頜面腫瘤活檢及放射性粒子植入等臨床手術(shù),減少人為因素,達(dá)到減輕醫(yī)生負(fù)擔(dān)、提高定位精度和手術(shù)質(zhì)量的目的。本文的主要研究內(nèi)容如下:第一,分析顱頜面腫瘤手術(shù)操作方法,根據(jù)手術(shù)需求搭建了顱頜面腫瘤穿刺手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),研制了機(jī)器人放射性粒子植入末端機(jī)構(gòu)及通用接口,并提出了顱頜面腫瘤穿刺手術(shù)機(jī)器人手術(shù)操作流程。第二,建立了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,進(jìn)行正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解算;采用基于外部標(biāo)記點(diǎn)的空間配準(zhǔn)方法建立了機(jī)器人系統(tǒng)的四個(gè)子坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換關(guān)系。第三,對(duì)機(jī)器人定位精度進(jìn)行分析,采用修正的D-H模型對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定;同時(shí),對(duì)影響機(jī)器人空間配準(zhǔn)精度的因素進(jìn)行分析,建立了誤差傳遞模型,給出了提高機(jī)器人系統(tǒng)穿刺精度的方法。第四,對(duì)機(jī)器人穿刺過程中穿刺針與軟組織間力的相互作用進(jìn)行了分析,對(duì)不同進(jìn)針?biāo)俣认碌倪M(jìn)針力進(jìn)行了研究;此外,建立了針體彎曲變形估計(jì)方程并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其正確性。最后,提出了基于進(jìn)針力及針體彎曲變形的機(jī)器人進(jìn)針策略。最后,搭建了機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在此基礎(chǔ)上完成了機(jī)器人標(biāo)定實(shí)驗(yàn)、定位精度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、空間配準(zhǔn)精度實(shí)驗(yàn)及系統(tǒng)穿刺精度實(shí)驗(yàn),最后完成機(jī)器人系統(tǒng)腫瘤穿刺活檢及放射性粒子植入模型實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。
【關(guān)鍵詞】：顱頜面腫瘤 手術(shù)機(jī)器人 參數(shù)標(biāo)定 進(jìn)針策略 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 醫(yī)療機(jī)器人國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-19
• 1.2.1 微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 經(jīng)皮穿刺類手術(shù)機(jī)器人研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 顱頜面外科手術(shù)機(jī)器人研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 機(jī)器人進(jìn)針策略研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4 主要研究內(nèi)容21-23
• 第二章 顱頜面腫瘤穿刺手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)23-31
• 2.1 顱頜面腫瘤穿刺手術(shù)分析23-24
• 2.1.1 顱頜面腫瘤穿刺活檢手術(shù)分析23
• 2.1.2 放射性粒子植入手術(shù)分析23-24
• 2.2 機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成24-29
• 2.2.1 醫(yī)學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)24-25
• 2.2.2 機(jī)器人本體及末端機(jī)構(gòu)25-28
• 2.2.3 基于力反饋的控制系統(tǒng)28-29
• 2.3 機(jī)器人穿刺手術(shù)流程29-30
• 本章小結(jié)30-31
• 第三章 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)與系統(tǒng)精度分析31-47
• 3.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析31-34
• 3.1.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)坐標(biāo)系建立31-32
• 3.1.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)正解32
• 3.1.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解32-34
• 3.1.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)驗(yàn)證34
• 3.2 系統(tǒng)坐標(biāo)變換34-40
• 3.2.1 空間坐標(biāo)系的建立34-35
• 3.2.2 空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換35-36
• 3.2.3 機(jī)器人系統(tǒng)坐標(biāo)系組成36
• 3.2.4 空間定位及配準(zhǔn)36-38
• 3.2.5 基于標(biāo)記點(diǎn)的空間配準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)38-40
• 3.3 機(jī)器人系統(tǒng)精度分析40-46
• 3.3.1 機(jī)器人定位精度分析41-44
• 3.3.2 空間配準(zhǔn)精度分析44-45
• 3.3.3 提高機(jī)器人穿刺精度的方法45-46
• 本章小結(jié)46-47
• 第四章 穿刺手術(shù)機(jī)器人進(jìn)針策略研究47-57
• 4.1 針體受力分析47-48
• 4.2 進(jìn)針力采集與分析48-52
• 4.2.1 數(shù)據(jù)采集48-49
• 4.2.2 數(shù)據(jù)處理49-52
• 4.3 針體彎曲變形估計(jì)52-55
• 4.3.1 彎曲變形估計(jì)方程建立52-53
• 4.3.2 參數(shù)計(jì)算53-54
• 4.3.3 針體彎曲方程驗(yàn)證54-55
• 4.4 基于進(jìn)針力及針體彎曲變形的進(jìn)針策略研究55-56
• 4.4.1 穿刺針進(jìn)入頜面皮膚表面瞬間的進(jìn)針策略55
• 4.4.2 穿刺針進(jìn)入頜面軟組織內(nèi)的進(jìn)針策略55-56
• 本章小結(jié)56-57
• 第五章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究57-75
• 5.1 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)57-59
• 5.2 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.2.1 機(jī)器人標(biāo)定方法59-60
• 5.2.2 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理60-61
• 5.3 機(jī)器人定位精度實(shí)驗(yàn)61-65
• 5.3.1 機(jī)器人絕對(duì)定位精度實(shí)驗(yàn)61-63
• 5.3.2 機(jī)器人重復(fù)定位精度實(shí)驗(yàn)63-65
• 5.4 空間配準(zhǔn)精度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)65-67
• 5.5 模型實(shí)驗(yàn)67-73
• 5.5.1 腫瘤穿刺活檢模型實(shí)驗(yàn)67-71
• 5.5.2 粒子植入模型實(shí)驗(yàn)71-73
• 5.6 尸頭實(shí)驗(yàn)73-74
• 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單83-85
• 致謝85

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2 郭躍華,周漢新;手術(shù)機(jī)器人的發(fā)展與現(xiàn)狀[J];中華外科雜志;2005年01期

3 周永春;王樹新;丁杰男;李群智;;顯微外科手術(shù)機(jī)器人手指系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J];機(jī)器人;2006年01期

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