【摘 要】
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微创手术在最近几年得到了的极大的发展,随着经皮针穿刺在越来越多的手术中发挥作用,对穿刺针精度的要求也越来越高。同时也要求对穿刺针的路径进行更加精准的规划,对穿刺针
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微创手术在最近几年得到了的极大的发展,随着经皮针穿刺在越来越多的手术中发挥作用,对穿刺针精度的要求也越来越高。同时也要求对穿刺针的路径进行更加精准的规划,对穿刺针在组织内部的运动规律分析的更加透彻。本文针对以下几个方面进行了研究:首先,假设穿刺针的挠曲轨迹为固定半径的圆弧,基于这种特性,对穿刺针所能到达的区域进行了分析,并建立从针尖至针尾部的坐标变换方程,实现了穿刺针的姿态与位置描述。对穿刺针轨迹进行提取,建立半径拟合模型,对提取出的穿刺针轨迹坐标点进行分析,拟合出针体的弯曲半径值。其次,使用6种不同的穿刺针进行穿刺实验,被穿刺组织分为PVA假体组织与动物组织两种,每种实验又分为抽芯与未抽芯两种情况。搭建实验平台对穿刺过程进行图像采集,使用MATLAB对图像进行预处理针体轨迹增强等操作,并完成半径拟合模型的算法。在MATLAB中建立GUI界面,缩减数据处理过程中的操作流程,并使整个过程更加可视化。最终,设计实验对PVA假体与动物组织进行无偏转的穿刺实验,对实验图像进行半径拟合,统计并分析6种不同的穿刺针在两种组织下的偏转半径。在无偏转实验的基础上增加一次偏转实验,并使用半径拟和模型对穿刺针的半径值进行拟合,以上两组实验拟合出的半径值结合起始坐标点与靶点坐标点使用路径规划算法进行路径规划。仿真轨迹与实验轨迹进行比对与比较,对路径规划算法的准确性进行评估。
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