脑神经外科微创手术辅助系统的设计.pdf

哈尔滨工程大学
硕士学位论文
脑神经外科微创手术辅助系统的设计
姓名:池昌敏
申请学位级别:硕士
专业:模式识别与智能系统
指导教师:王科俊
20061201
摘要近年来,介入手术际跏艿皆嚼丛蕉嘁缴突颊叩那囗绕涫窃脑神经外科手术中得到了广泛的应用。它在提高手术的质量、减少手术创伤、缩短病人的恢复周期、降低病人和医院的开支等方面具有显著的优点。然而,脑神经外科手术的实际操作中存在医生手动进行插管的精度较低、无法感知导管前端的受力情况、手术中所使用的湎叨砸缴】档挠跋煲约捌兜区患者就医问题等方面的问题。基于上述原因,在本论文中的研究过程中研制了一种应用于脑神经外科辅助插管机械装置,并以该装置为基础,开展了有关脑神经外科手术辅助系统方面的研究。主要包括辅助插管机械装置的总体设计,多种控制方法的设计和应用于导管侧壁的微力传感器这几个方面的研究。在机械装置的设计中,分别阐述各部分机械结构的设计,以及驱动步进电机的控制。为了更进一步优化系统的控制方法,在系统中引入手动控制及远程控制。手动控制主要通过向四个方向推动手柄,控制导管做前进、后退及正反两个方向旋转运动。而远程控制的实现主要利用了疘榧际酢M蔽A烁玫丶嗫氐脊艿脑硕榭觯谙低持幸胧悠导控功能。实验证明,所开发的辅助系统具有高精度、良好的稳定性且易于控针对手术中医生缺少力觉信息的情况,在所开发系统的导管上装有侧壁触觉传感器,该传感器主要采用压电薄膜制成。通过实验证明,所安装的传感器能够检测到导管与血管壁之间的受力情况。关键词:神经外科手术;导管驱动机械装置;远程控制;触觉传感器;哈尔滨’撼檀笱妒垦宦畚制。
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学位论文原创性声明哈尔滨工程大学坦墨堑本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已本声明的法律结果由本人承担。作者┳:冢毫年/月,
第滦髀引言高。脑血管疾病不但影响患者的身心健康同时给家庭和社会带来沉重负担,因此脑血管疾病防治工作已成为世界医学的重要课题。随着科学技术发展,新药物不断产生新治疗手段不断涌现防治脑血管疾病的知识也不断更新。众所周知,脑血管疾病是当今严重危害人类健康的常见病,是中老年人致死、致残的主要原因。近年来,国内进行的流行病学调查表明,我国现有脑血管疾病患者病多达蛉耍颐磕晷路⒉』颊咴万人,而死亡超过蛉耍谌ü膊∷劳鋈耸辛械诙弧<词剐掖妫/幕颊呓留有不同程度后遗症,如肢体瘫痪、讲话困难、反应迟钝等。随着老龄人口迅速增加,高血压、糖尿病患者人数增多,脑血管疾病发病率呈上升趋势。而且,脑血管疾病复发率极高,且每次复发都会使原有症状加重,病死率增针对脑血管疾病最直接、最有效的方法是采用神经外科微创疗法⋯。在微创手术中,只需要一个小的创口就可以插入手术的器械。它的主要优点是减少创伤,减轻病人的痛苦,并缩短住院和康复时间。目前,应用于临床的常规血管检测系统是采用ň炔慷鲅9馨迅炙可脊芡迫搜9疾病在血管中的位置,之后在钢丝绳导管的端部释放出药剂来治疗患处。这种手术方法在病人得益的同时,却对医生提出了更高的要求。主要包括无法定,使手术操作具有局限性。目前脑神经外科微创手术虽然在少数医院有所开展,但只能全部由医生手工完成,工作强度大且成功率低。而且,由于缺少必要的教学手段,该技术非常难掌握,对于偏远地区的患者更是难以得到及时的治疗:因此迫切需要开展有关脑神经外科微创手术的辅助系统的研究。同时,考虑到实际应用中的问题,所开发的辅助系统应具备如下特点:辅助医生进行插管的工作,并且保证导管运动的稳定性:中,并注入照相液,在湎呦拢ü缴芯跗湓谘9苤械脑硕觳庋9直接看到手术部位、对于新的手术方法的熟练程度不够以及由于插入点的固哈尔滨:稃大学硕十学位论文
脑神经外科微创手术辅助系统的研究现状及存在问题导管能够以不同的速度运动,并确保运动的精度;实现远程控制:来了极大的技术甚至是观念上的变革,而且作为一种产业已经成为世界经济在不断的进步和发展之中。医疗辅助系统是多学科研究和发展的成果,它包括被应用在以诊断、治疗、康复、护理和功能辅助等诸多医学领域的系统。其中大部分对于医疗辅助系统的研究是对外科手术辅助装置和用于康复及护理的装置的研究。这方面的研究不仅在提高手术的质量、减少手术创伤、缩短病人的恢复周期、降低病人和医院的开支等方面带来了一系列的技术变革,也将改变传统医疗外科的许多概念“。。目前,应用于临床的常规血管检测系统是把钢丝绳推人血管中,并注