脊柱微创介入式治疗手术机器人的设计与实现.pdf

南开大学
硕士学位论文
脊柱微创介入式治疗手术机器人的设计与实现
姓名:陈大伟
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:安刚
20070501
摘要除技术已经成熟;而经皮基因细胞工程治疗、经皮有限半径的放射治疗、椎体用的或枷袷葑;;魅四芄皇侗鸬氖荩没魅宋榷ā⒕确的定位特点,跨越人工手术操作的技术极限,为上述技术的推广应用提供一套具有自主知识产权、易于推广使用的微创介入式治疗装置。该装置在图像引导下,利用机器人定位精确、抓持稳固的特点为医生搭建一个辅助手术操作平台,医生可以在这个平台的帮助下,对脊柱进行介入式论文首先给出了脊柱微创介入式治疗系统的总体设计,介绍了系统的工作原理和整体框架,并提出了各部分的设计方案。然后对手术机器人的机构设计做了简要介绍,并对手术机器人进行了正逆运动学分析,应用狧法建立了手机器人控制系统的硬件设计方案,文中详细介绍了各个模块的设计与实现,包实现了步进电机驱动控制电路。最后编程实现了各个模块的功能,并根据实际关键字:目前,经皮椎体成形技术、经皮椎体肿瘤活检技术、经皮颈、腰椎间盘切骨折脱位的复位固定治疗等治疗技术也是呼之欲出。本论文研究将目前普遍应治疗手术。术机器人末端位姿和机器人各关节变量的关系。在此基础上,我们提出了手术括?椤⑷嘶换ツ?椤⑽恢眯畔⒉杉?橐约暗缁刂颇?椋⒂τ肅操作时遇到的问题提出了软件设计的改进方案。机器人微创介入式治疗图像
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砷日~墨。城⋯⋯年辛氟天第南开大学学位论文版权使用授权书傅冀淌η┟饷苁奔洌学位论文作者签名:本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。经指导教师同意,本学位论文属于保密,在年解密后适用本授权书。月日各密级的最长保密年限及书写格式规定如下:内部最长辏缮儆年秘密★年畛辏缮儆趌机密★年畛辏缮儆
学位论文作者签名:酽承芬传南开大学学位论文原创性声明劲叼年厂月’乙≥日本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。
第一章绪论第一节前言微创外科手术是指相对于传统手术而言损伤较小的一类手术,它借助于各种行治疗或诊断。微创外科手术具有创伤小,恢复快的特点,是外科手术发展的但是,目前微创外科手术存在一些迫切需要解决的难题。比如:手术中,医生在医学影像设备下工作,受到射线的辐射;医生要凭借自己的主观判断和手术经验,将手术器械进入患者体内病灶位置,因此一般要由经验丰富的医生才术精度。脊柱微创外科手术是指经非传统手术途径并借助医学影像等特殊手术器械创外科手术的问题,而且脊柱的病变位置与重要生命器官相邻,手术精度要求高,对医生提出了更高的要求。高精度的手术定位技术始终是限制脊柱微创外科手术推广的瓶颈。目前脊柱微刨外科手术只能在我国的一些大医院开展。机器人技术是解决上述问题的重要方法。机器人具有定位准确、不怕疲劳、不怕辐射、不怕感染的特点。机器人可以在人的操作下或者自动的进行精确定位。而且,机器人关节锁定后可以作为手术器械的固定支架,为医生进行微创因此,本论文在图像引导下,利用机器人技术建立一套手术辅助定位系统,旨在解决脊柱徼创外科手术中的问题,降低脊柱微创外科手术的难度,提高手视觉图像设备和先进灵巧的手术器械装备,使手术器械经过小切口进入人体进能完成;而且在手术中,长时间操作手术工具会使医生感到疲劳,从而影响手和仪器对脊柱疾患进行诊断和治疗的微创技术和方法,其目的在于将医源性创伤减小到最低程度,同时获得最佳疗效。脊柱微创外科手术也具有前面所述微外科手术提供平稳可靠的平台【目前,机在我国普遍使用,可以在脊柱微创外科手术中作为图像引导。术成功率,减少手术的费用。趋蚺【刻。
第二节医疗外科手术机器人的发展现状干扰达到最佳手术疗效的一种新科学、新技术。的优点在于:鹕诵【苦省S跋竦己郊际踉谑质踔技术、机器人技术在骨科微创领域中的拓展是近年来国际骨科临床应用技术研究的热点之一,微创技术又是近十几年来外科手术的发展趋势。恢复快。以其组织损伤小而使患者术后能获得更快的恢复,但其前提是保证获得良好