面向微創(chuàng)手術(shù)機器人系統(tǒng)的縫合打結(jié)行為研究.pdf

1、為了解決受限空間下微創(chuàng)手術(shù)機器人輔助縫合打結(jié)難以操作等問題,本文針對支撐喉鏡下的微創(chuàng)喉部手術(shù),開展機器人輔助縫合打結(jié)行為研究。本文的主要內(nèi)容和成果如下:
　　 1.機器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)中縫合打結(jié)的動作分析及其抽象。
　　 本文分解了微創(chuàng)手術(shù)中的縫合打結(jié)動作,并將其抽象為“移動到某位置”、“旋轉(zhuǎn)/調(diào)整姿態(tài)”、“夾持”、“推/壓”、“拉/牽引”和“松開”六種基本動作的組合。本文分析了微創(chuàng)手術(shù)縫合打結(jié)操作中所用基本動作的頻率

2、,作用有效時間,和對力、操作空間及手術(shù)工具等的要求。
　　 2.手術(shù)紐結(jié)的數(shù)字化表示:數(shù)字編碼矩陣。
　　 根據(jù)打結(jié)操作的動作分析和紐結(jié)理論,建立了有向紐結(jié)模型,將手術(shù)紐結(jié)看作不同次序和方向的結(jié)扣組合。將單個結(jié)扣中交叉點類型、纏繞數(shù)、兩個縫合線段的相互位置和幾何拓?fù)潢P(guān)系等信息,按照一定規(guī)則組成結(jié)扣的數(shù)字編碼矩陣。手術(shù)紐結(jié)編碼矩陣是所組成結(jié)扣的編碼矩陣的并。本文提出的數(shù)字化手術(shù)紐結(jié)表示方法有利于機器人識別所打紐結(jié)的狀態(tài)。<

3、br>　　 3.受限手術(shù)空間下的縫合路徑規(guī)劃和彎曲扭轉(zhuǎn)打結(jié)算法。
　　 針對縫合中影響操作空間的最主要因素,對縫針在組織內(nèi)的路徑進行了規(guī)劃。對于打結(jié)操作,提出通過工具沿其軸向的移動和自轉(zhuǎn),引起縫合線彎曲、扭轉(zhuǎn)變形而形成線圈的彎曲扭轉(zhuǎn)打結(jié)方法。基于縫合線曲帶模型和相關(guān)紐結(jié)理論分析證明該方法可行而穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上提出彎曲扭轉(zhuǎn)打結(jié)算法,利用工具兩顎彎曲和工具自轉(zhuǎn)自由度完成形成簡單結(jié)和紐結(jié)張緊。該縫合路徑規(guī)劃和打結(jié)算法能夠應(yīng)用于機器人