微创手术机器人手术交互力检测技术研究
发布时间：2021-07-31 23:28
机器人辅助微创手术（Robot-assisted minimally invasive surgery,简称RMIS）相比于传统的开放式手术和微创手术提高了手术操作的灵活性和稳定性,但外科医生在应用其进行手术时无法感知到手术器械和患者组织器官之间的手术交互力。因此,医生无法通过触觉来鉴别组织的生理特性或者组织器官的病变,在手术过程中容易产生失误。现有的力反馈技术仍然存在测量精度较低、手术交互力反馈的实时性得不到保证、传感器生物兼容性差、手术器械消毒困难等一系列问题,这也就使得机器人辅助微创手术的进一步发展受到了限制。为了解决上述存在的问题,实现机器人辅助微创手术过程中的力反馈,本文从生物软组织力学特性的角度出发,对手术器械和软组织器官之间的手术交互力进行了分析,基于生物软组织力学模型、软组织器官三维重建和碰撞检测技术提出了一种微创手术机器人手术交互力检测的方法,为外科医生提供手术过程中手术器械和软组织器官之间的交互力的变化规律,增强外科医生手术时的沉浸感,提高手术操作的安全性。本文主要研究内容如下:首先,本文从生物力学的角度出发,根据对外科手术操作的分析,在体外对手术操作过程进行了模拟...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
DaVinci手术操作系统
第 1 章 绪论1.3.1 采用传感器的力反馈技术研究现状比利时鲁汶大学 Peirs J 等人[21]研发了一种采用光纤进行测量的力传感器，图 1.2 所示，该传感器安装在具有两个弯曲自由度的直径为 5mm 的手术器械前端的末端执行器。该传感器采用柔性钛结构，通过三根光纤的反射测量其形变传感器轴向的力的测量范围为 N，径向力的测量范围为 1.7N，分辨率为 0.01N该传感器和电气元件之间不接触，有效地避免了电磁干扰。
器轴向的力的测量范围为 N，径向力的测量范围为 1.7N，分辨率为 0.01N感器和电气元件之间不接触，有效地避免了电磁干扰。图 1.2 光纤力传感器加拿大 Dargahi 等人[23]采用聚偏二氯一起（PVDF）作为制作传感元件的原如图 1.3 所示。传感器安装在手术内窥镜夹爪的上下钳上，许多排列规则极放置在 PVDF 薄膜上，将二者布置在具有齿形硅片和一个形状扁平的树上。当有力作用在 PVDF 薄膜上使其产生应变，由此产生电压信号。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微创外科手术机器人技术研究进展[J]. 付宜利,潘博. 哈尔滨工业大学学报. 2019(01)
[2]遗传算法优化神经网络的热轧带钢弯辊力预报模型[J]. 王振华,龚殿尧,李广焘,张殿华. 东北大学学报(自然科学版). 2018(12)
[3]Miniature 6-axis force/torque sensor for force feedback in robot-assisted minimally invasive surgery[J]. 李坤,潘博,高文朋,封海波,付宜利,王树国. Journal of Central South University. 2015(12)
[4]面向虚拟手术的碰撞检测优化算法[J]. 于凌涛,王涛,宋华建,王正雨,张宝玉. 哈尔滨工程大学学报. 2014(09)
[5]心血管介入虚拟手术力反馈技术[J]. 吴朝丽,谢叻,神祥龙,周朝政. 医用生物力学. 2014(04)
[6]微创手术机器人力检测与力反馈技术研究现状[J]. 付宜利,李坤,潘博,詹军成,王树国. 机器人. 2014(01)
[7]手术机器人面临的一大挑战——力触觉反馈[J]. 郭松,杨明杰,谭军. 中国生物医学工程学报. 2013(04)
[8]腹腔微创手术机器人虚拟手术仿真系统研究[J]. 付宜利,杨青,朴明波,潘博. 机械与电子. 2010(06)
[9]虚拟手术实时物体碰撞检测和软组织变形研究[J]. 吴峥,谢叻,马浩博. 计算机仿真. 2010(02)
[10]空间三角形快速相交检测算法[J]. 邹益胜,丁国富,何邕,许明恒. 计算机应用研究. 2008(10)
博士论文
[1]微创手术机器人力检测关键技术研究[D]. 李坤.哈尔滨工业大学 2016
[2]面向主从式微创外科手术机器人的遥操作运动控制策略研究[D]. 唐奥林.上海交通大学 2014
[3]虚拟手术中软组织形变与切割技术研究[D]. 朱玲.哈尔滨工程大学 2012
[4]生物软组织建模仿真方法研究[D]. 鲍春波.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]基于医学CT的人体肝脏三维建模关键技术研究与实现[D]. 韩俊翔.浙江大学 2017
[2]面向机器人辅助腹腔镜虚拟手术的碰撞检测算法研究[D]. 史玲玲.哈尔滨工业大学 2013
[3]肝脏CT图像分割及三维重建算法研究[D]. 黄敏.重庆大学 2013
[4]面向腹腔镜虚拟手术的软组织切割变形仿真技术研究[D]. 黄莹莹.哈尔滨工业大学 2011
[5]腹部CT图像的三维重构与手术规划[D]. 王文峰.国防科学技术大学 2010
[6]面向虚拟手术的碰撞检测算法研究[D]. 侯锦蓉.中南大学 2010
[7]基于医用CT图像的三维重建精度及方法研究[D]. 王斐.山东大学 2010
[8]虚拟手术力反馈人机交互控制系统研究[D]. 王莉娟.上海交通大学 2010
本文编号：3314383
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
DaVinci手术操作系统
第 1 章 绪论1.3.1 采用传感器的力反馈技术研究现状比利时鲁汶大学 Peirs J 等人[21]研发了一种采用光纤进行测量的力传感器，图 1.2 所示，该传感器安装在具有两个弯曲自由度的直径为 5mm 的手术器械前端的末端执行器。该传感器采用柔性钛结构，通过三根光纤的反射测量其形变传感器轴向的力的测量范围为 N，径向力的测量范围为 1.7N，分辨率为 0.01N该传感器和电气元件之间不接触，有效地避免了电磁干扰。
器轴向的力的测量范围为 N，径向力的测量范围为 1.7N，分辨率为 0.01N感器和电气元件之间不接触，有效地避免了电磁干扰。图 1.2 光纤力传感器加拿大 Dargahi 等人[23]采用聚偏二氯一起（PVDF）作为制作传感元件的原如图 1.3 所示。传感器安装在手术内窥镜夹爪的上下钳上，许多排列规则极放置在 PVDF 薄膜上，将二者布置在具有齿形硅片和一个形状扁平的树上。当有力作用在 PVDF 薄膜上使其产生应变，由此产生电压信号。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微创外科手术机器人技术研究进展[J]. 付宜利,潘博. 哈尔滨工业大学学报. 2019(01)
[2]遗传算法优化神经网络的热轧带钢弯辊力预报模型[J]. 王振华,龚殿尧,李广焘,张殿华. 东北大学学报(自然科学版). 2018(12)
[3]Miniature 6-axis force/torque sensor for force feedback in robot-assisted minimally invasive surgery[J]. 李坤,潘博,高文朋,封海波,付宜利,王树国. Journal of Central South University. 2015(12)
[4]面向虚拟手术的碰撞检测优化算法[J]. 于凌涛,王涛,宋华建,王正雨,张宝玉. 哈尔滨工程大学学报. 2014(09)
[5]心血管介入虚拟手术力反馈技术[J]. 吴朝丽,谢叻,神祥龙,周朝政. 医用生物力学. 2014(04)
[6]微创手术机器人力检测与力反馈技术研究现状[J]. 付宜利,李坤,潘博,詹军成,王树国. 机器人. 2014(01)
[7]手术机器人面临的一大挑战——力触觉反馈[J]. 郭松,杨明杰,谭军. 中国生物医学工程学报. 2013(04)
[8]腹腔微创手术机器人虚拟手术仿真系统研究[J]. 付宜利,杨青,朴明波,潘博. 机械与电子. 2010(06)
[9]虚拟手术实时物体碰撞检测和软组织变形研究[J]. 吴峥,谢叻,马浩博. 计算机仿真. 2010(02)
[10]空间三角形快速相交检测算法[J]. 邹益胜,丁国富,何邕,许明恒. 计算机应用研究. 2008(10)
博士论文
[1]微创手术机器人力检测关键技术研究[D]. 李坤.哈尔滨工业大学 2016
[2]面向主从式微创外科手术机器人的遥操作运动控制策略研究[D]. 唐奥林.上海交通大学 2014
[3]虚拟手术中软组织形变与切割技术研究[D]. 朱玲.哈尔滨工程大学 2012
[4]生物软组织建模仿真方法研究[D]. 鲍春波.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]基于医学CT的人体肝脏三维建模关键技术研究与实现[D]. 韩俊翔.浙江大学 2017
[2]面向机器人辅助腹腔镜虚拟手术的碰撞检测算法研究[D]. 史玲玲.哈尔滨工业大学 2013
[3]肝脏CT图像分割及三维重建算法研究[D]. 黄敏.重庆大学 2013
[4]面向腹腔镜虚拟手术的软组织切割变形仿真技术研究[D]. 黄莹莹.哈尔滨工业大学 2011
[5]腹部CT图像的三维重构与手术规划[D]. 王文峰.国防科学技术大学 2010
[6]面向虚拟手术的碰撞检测算法研究[D]. 侯锦蓉.中南大学 2010
[7]基于医用CT图像的三维重建精度及方法研究[D]. 王斐.山东大学 2010
[8]虚拟手术力反馈人机交互控制系统研究[D]. 王莉娟.上海交通大学 2010
本文编号：3314383
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