虚拟手术中力觉信息的采集与研究

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要摘要本文为虚拟手术中建立基于真实穿透数据的力觉模型而研制出一种穿透力采集装置，试验证明该力采集设备能够根据不同手术动作需要，在生物体软组织中实现穿透、夹持、切割等动作，该系统结构紧凑，精度高，使用方便，为研究虚拟手术的力觉信息的采集和反馈提供了研究思路。本试验记录了膝关节交叉韧带的穿透曲线，发现穿透曲线的斜率即穿透力与穿透距离的比值稳定，穿透力随着穿透速度的增加而增加。通过该设备也进行了心脏组织微创手术穿透试验，发现当穿透速度高于10mm/s时心脏组织的穿透力出现了峰谷交替出现的

2、曲线，而低于这个速度时候并无明显的峰谷区别。同样也有一个明显的现象：穿透力随着穿透速度的增加而增加。试验数据为力反馈设备提供了初步的对比信息。通过能量交换和状态变化来分析切割力的变化曲线，对之前产生的力学曲线进行分析和研究。关键字：虚拟手术，力采集，穿透，材料特性I上海交通大学硕士学位论文摘要ABSTRACTAkindofkneediagnosticextensioninstrumentwasdesignedanditwascompact，highlyprecise，easilyusedforoperati

3、ontrainingandHapticRenderingmodeling.Itwastestthattheactionforpenetration，crab，cuttingcouldbeperformed.Itwassimulatedbyusingbeamsofconstantstrengthandsteppermotorsforthepenetrationprocessofanteriorcruciateligament(ACL)indiagnostickneejointminimallyinvasive

4、surgery，inwhichtherealoperationdataofvirtualsurgerywasrecorded.ThecurveofcontinuousloadversustimedataforACLwasobtainedandtheaverageslopewasstable，thepenetrationforcewasincreasingwithvelocity.Itwassimulatedbyusingbeamsofconstantstrengthandsteppermotorsforth

5、epenetrationprocessofheartvalveinminimallyinvasivesurgery，inwhichtherealoperationdataofvirtualsurgerywasrecorded.Thedatecanbeusedforcalculatesofttissuesmaterialpropertiesappliedincomputersimulation.Thecurveofcontinuousloadversustimedataforheartvalvewasobta

6、inedandtheturnoftheemergenceofwavecrestandwavetroughwasobvious，thepenetrationforcewasincreasingwithvelocity.Thedatecanbeusedforcalculatingsofttissuesmaterialpropertiesappliedincomputersimulation.Akindofforcemodelingmethodwasdrawandanalyzedbymeansofenergyex

7、changeandstatuschangeandthemethodforestimatingbiologymaterialrupturestrengthandforce-strainrelationshipinvisco-elasticdeformationKeywords：Virtualsurgery，Acquisitionforces，Penetration，MaterialpropertiesII上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向

8、国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打”√”）学位论文作者签名：马浩博指导教师签名：谢叻日期：年月日日期：年月日3上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论