前列腺高精度穿刺机理及策略研究.pdf

《前列腺高精度穿刺机理及策略研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第３８卷第６期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ６２０１７年６月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＪｕｎ．２０１７前列腺高精度穿刺机理及策略研究１１１２张永德，张为玺，梁艺，许勇（１．哈尔滨理工大学智能机械研究所哈尔滨１５００８０；２．中国人民解放军总医院泌尿外科北京１０００３９）摘要：针介入前列腺中，前列腺会产生漂移、变形以及针尖会产生偏转等问题。为了改善机器人操控穿刺针的定位精度，研究了振动、旋转穿刺软组织机理，建立针前列腺相互作用力模型。利用制备的实验平台分别完成了振动穿刺和旋转穿刺效果评估实验；通过对上述

2、实验结果的分析，提出了一种基于振动和旋转的高精度进针策略，并设计了相应的进针策略控制软件；最后，采用高精度进针策略完成了穿刺力评估实验，实验结果验证本文进针策略的有效性。关键词：前列腺；振动穿刺；旋转穿刺；高精度进针策略中图分类号：ＴＰ２４２ＴＨ７０３文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙｐｕｎｃｔｕｒｅｏｆｐｒｏｓｔａｔｅ１１１２ＺｈａｎｇＹｏｎｇｄｅ，ＺｈａｎｇＷｅｉｘｉ，ＬｉａｎｇＹｉ，ＸｕＹｏｎｇ（１．ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＭａｃｈｉｎｅＩｎｓｔ

3、ｉｔｕｔｅ，ＨａｒｂｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００８０，Ｃｈｉｎａ；２．ＵｒｉｎａｒｙＳｕｒｇｅｒｙ，ＴｈｅＧｅｎｅｒａｌＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＰｅｏｐｌｅ＇ｓＬｉｂｅｒａｔｉｏｎＡｒｍｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｎｅｅｄｌｅｉｎｔｅｒｖｅｎｅｓｉｎｔｈｅｐｒｏｓｔａｔｅ，ｔｈｅｒｅａｒｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｓｔａｔｅ，ｎｅｅｄｌｅｔｉｐｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｏｔｈｅｒｉｓｓｕｅｓ．Ｉｎｏｒ

4、ｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｏｆｒｏｂｏｔｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｅｅｄｌｅ，ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｒｏｔａｔｉｏｎｐｕｎｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｒｅｆｏｃｕｓｅｄｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ．Ｔｈｅｎｅｅｄｌｅｔｉｓｓｕｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓａｌｓｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｒｏｔａｔｉｎｇｐｕｎｃｔｕｒｅａｒｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｃｏｎｓ

5、ｔｒｕｃｔｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ，ａｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙｐｕｎｃｔｕｒｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｒｏｔａｔｉｏｎｐｕｎｃｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｏｆｔｗａｒｅｏｆｐｕｎｃｔｕｒｅｓｔｒａｔｅｇｙｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐｕｎｃｔｕｒｅｆｏｒｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｔｅｓｔｉｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｕｓｉｎｇｈｉｇｈｐｕｎｃｔｕｒｅｓｔｒａｔｅｇｙ

6、，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｓｔａｔｅ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎｐｕｎｃｔｕｒｅ；ｒｏｔａｔｉｏｎｐｕｎｃｔｕｒｅ；ｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙｐｕｎｃｔｕｒｅ［６］最大程度地减少穿刺路径偏转；ＭａｊｅｗｉｃｚＡ等人进一１引言步研究针体交替旋转占空比进针控制方法来提高穿刺针［７］的定位精度；ＭａｈｖａｓｈＭ等人通过对离体鲜活牛心脏粒子在规划靶点下精准的放置，可以减少反复穿刺进行穿刺进针实验后，认为提高进针速度则能够减少针的次数，提高靶

7、区剂量学均匀分布度，减少术后并发尖撕裂软组织的裂纹传播及变形，减少针体偏移和软组［１２］［８９］症。采用机器人操控穿刺针，实施精准的前列腺近距织损伤；孙银山等人提出了基于力／位反馈进针速度离放射性治疗还有许多关键技术需要解决。例如针组模糊控制方法，穿刺针进入肝脏瞬间，机器人自动停止进［３］［４］织相互作用时，前列腺的漂移、变形以及针的偏转都针，直到软组织恢复松弛状态，再以减半速度实施穿刺。会对粒子放置精度产生影响。以上研究的进针策略大多都能提高穿刺针的定位精［５］ＭｉｎｈａｓＤ．Ｓ．等人研究了针体旋转占空比进针控度，但是在体内采取持续进针、或者

8、是高速进针也会软组制方法，通过精确地控制针体旋转和进针时间比例，能够织造成持续性创伤。基于此，本文提出一种振