【摘要】：針穿刺手術(shù)是現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)一個(gè)重要的組成部分。近年來,活組檢測(cè)、藥物注射和癌癥的靶向治療等針穿刺微創(chuàng)手術(shù)在臨床應(yīng)用中大量開展。如何提高微創(chuàng)手術(shù)的精確度以減少對(duì)病人的損傷,此類安全問題一直是被關(guān)注的重點(diǎn)。在穿刺手術(shù)過程中,必須要保證穿刺針的針尖精確控制在目標(biāo)靶點(diǎn)區(qū)域,然而由于軟組織的各異性和形變特性,在實(shí)際操作時(shí),手術(shù)針與周圍軟組織的互相作用會(huì)使得兩者發(fā)生變形,針會(huì)在預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡下發(fā)生偏移,最終導(dǎo)致針尖無法精確到達(dá)目標(biāo)區(qū)域,嚴(yán)重影響手術(shù)效果。因此,如何對(duì)手術(shù)針進(jìn)行精確的控制與定位問題成為了穿刺手術(shù)研究的一個(gè)重點(diǎn)難點(diǎn)。近年來,隨著虛擬手術(shù)的發(fā)展,通過機(jī)器人輔助的虛擬手術(shù)系統(tǒng)成為了解決這一難題的有效方法。其中,手術(shù)針精確控制與定位的關(guān)鍵所在就是針與軟組織相互作用的機(jī)理特性與穿刺力建模研究。因此,對(duì)其展開相關(guān)理論與仿真的研究工作對(duì)于穿刺介入手術(shù)具有關(guān)鍵性的意義。本文針對(duì)經(jīng)皮穿刺手術(shù),采用了典型的軟組織——肝臟為研究對(duì)象,對(duì)手術(shù)過程中軟組織形變的力學(xué)特性及針穿刺的精確控制問題進(jìn)行了研究,具體研究內(nèi)容包括:(1)以X-Y運(yùn)動(dòng)平臺(tái)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了一種基于PMAC的生物軟組織力學(xué)特性標(biāo)定系統(tǒng),能夠通過對(duì)軟組織進(jìn)行針穿刺實(shí)驗(yàn),得到真實(shí)肝臟力學(xué)特性曲線,測(cè)量和標(biāo)定生物軟組織的力學(xué)特性,并計(jì)算得到組織形變參數(shù),從而建立了準(zhǔn)確的生物力學(xué)測(cè)量工具。(2)在軟組織力學(xué)特性的基礎(chǔ)上基于模型特征建立了針穿刺力—組織形變的力學(xué)模型,提出了穿刺過程的針的控制策略。該模型的建立優(yōu)化了手術(shù)器械的控制路徑,提高了虛擬手術(shù)軟組織仿真的精確度.(3)在ANSYS中建立仿真模型進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明穿刺力的模型真實(shí)準(zhǔn)確,該方法滿足虛擬手術(shù)的要求。
【圖文】：

術(shù)的一種重要應(yīng)用，已經(jīng)成為了醫(yī)學(xué)手術(shù)的研究熱點(diǎn)。經(jīng)皮穿刺手術(shù)是在醫(yī)學(xué)影像或聲的引導(dǎo)下，手術(shù)針經(jīng)皮穿刺進(jìn)入軟組織，直至目標(biāo)位置，完成活組檢測(cè)與麻醉、藥放置、短距離放射、癌癥的靶向治療等過程，如今正廣泛應(yīng)用在肝臟、腎臟、血管分以及其他軟組織的診療方面，如圖 1-1 所示。

圖 1-2 機(jī)器輔助特性評(píng)定系統(tǒng)示意圖，通過對(duì)手術(shù)針的穿刺力—位移力學(xué)特性的研究，獲取準(zhǔn)確的特性參數(shù)械與軟組織的穿刺力模型，醫(yī)生就可以根據(jù)觸覺反饋信息，通過實(shí)時(shí)監(jiān)情況來判斷穿刺針的路徑信息，并結(jié)合解剖知識(shí)實(shí)時(shí)調(diào)整針穿刺過程，，
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R61

【參考文獻(xiàn)】

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1 郭鼓;李樹軍;徐永新;楊凱;金益韓;;一種基于PMAC的開放式數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2012年04期

2 ;Needle Steering for Robot-Assisted Insertion into Soft Tissue:A Survey[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2012年04期

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2 陳棟;虛擬手術(shù)中軟組織物理模型的建立及變形算法研究[D];河北大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2554459