HIFU手术机器人系统及术前规划研究.pdf

程,确定了��机器人的两大基本功能一定位与治疗。结合人体躯川�手术机器人系统及术前规划的研究摘要�����—.����瓾��质趸�魅讼低车难兄啤1疚奶岢鲆恢质屎嫌谥瘟迫颂迩�捎���质趸��人系统的工作空间。通过对工作空间的分析,得出��手术机器人高强度聚焦超声���是近年兴起的无创肿瘤治疗手段,但传统的��治疗设备效率不高,定位和治疗精度差,一直制约着���际踉谥琢鲋瘟屏煊虻姆⒄埂K�匀�何提高��技术的效率和精度是目前的研究重点。本文将机器人技术和��技术结合起来,提出了一种新的��手术机器人系统,并以此机器人为平台进行了深入的术前规划研究,使���技术在机器人学理论的指导下更加准确和高效的治疗肿瘤。本文主要研究了以下几个方面的内容:四肢部位肿瘤的��手术机器人系统。通过分析��机器人治疗过干和四肢部位的特征,分析了实现不同功能时机器人所必须具备的自由度和机构形式,提出了��机器人的结构。根据��机器人的使用环境,确定了��机器人的执行器����勺爸�以及相关的��嗖饣�沟男问健�����机器人参数合理性的研究。根据����魅氲慕峁固卣鳎�褂�松协调多机器人系统理论对其运动学建模,求解得到�系统的参数合理性结论,并确定了在治疗不同部位肿瘤时病人的姿态。�瓾��质趸�魅讼低呈跚岸ㄎ还婊�难芯俊1疚耐ü�訦���魅�系统工作空间特点的分析,提出一种在工作空间中使用定位区域球简化表示肿瘤的基本位置和姿态的方法。并且通过该定位区域球中心与����擅������第��
续路径的要求,本文提出艇��占涞腄�椭球焦点模型。根据肿瘤在工作空间中的表示方法,使用基于定位位描这一序列实现肿瘤烧蚀治疗。人体表面点的最近邻近查询,确定了在定位过程中��焦点必须顺序通过的起始位姿、中间位姿和终了位姿。根据工作空间的特点和连�����惴ǎ��莶煌�连续性特征方程,对三个基本位姿进行插值,生成在衔接点具有不同连续性的组合���曲线路径,并最终确定了在定位过程中使用�连续组合���定位路径。�瓾��质趸�魅讼低呈跚爸琢鲋瘟坡肪豆婊�1疚母�萆�镒橹����致热原理,由焦平面和轴平面的温度场分布推导出一个简化的姿的肿瘤分解方法,将肿瘤分成不同段。对每段肿瘤层根据最小正三角形圆填充方法,以焦点模型作为基本治疗单元,对分段肿瘤实体进行离散分割与填充,确定肿瘤被分割和填充后各个焦点的形心位置,以这些形心点坐标作为治疗规划的路径点。根据已经求得的路径点,使用基于��穆肪兜阈蛄谢�椒ǎ�玫阶詈蟮穆肪兜阈蛄校�ü���瓾��质趸�魅讼低车亩ㄎ还旒?刂啤1疚耐ü�繁3��ǖ莱┩�作为轨迹规划过程的约束条件之一,结合机器人的最优能量目标函数,得到一个轨迹规划优化模型。采用����网络来求解优化模型,得到��机器人系统各个关节的轨迹。在得到轨迹规划结果后,本文采用模糊控制的方法来确认关节电机力矩。关键词:高强度聚焦超声,定位区域球,定位规划,治疗烧蚀规划,神经网络,约束优化曩量第�页
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‰�坳一���疌����,妒�病人的身体边界机器人任务空间坐标系�氚记蛎嬷行闹嵯��较�夹角与阵元法线闻的夹角阵元单盥距离上发射声压幅度一阶���函数机器人自由度数目关节变量只己���尸蛐,����海��6�机器人任务空间固定平面,参考坐标系机器人任务空问的肿瘤球形表示半椭圆柱体,在人物空间表示病人。��焦点肿瘤�伪郯刖�病人身高超声阵元产生的声压观察点与阵列凹球面顶点闻距离观察点与阵元中心间距离声强阵元发射的总声压尺第��
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