前列腺针穿刺过程中软组织的损伤研究

探究在前列腺癌的穿刺诊断过程中，柔性针在进针时对人体前列腺所造成的损伤。首先，建 立柔性针的悬臂梁模型，利用有限元方法对柔性针和前列腺所构成的耦合模型进行求解；然后，在 Ａｂａｑｕｓ有限元软件中对前列腺穿刺过程进行数值模拟与分析，探究穿刺活检针的倾角、直径和速 度在穿刺时对前列腺的影响；最后，通过引入损伤指数对患者穿刺部位进行评估。实验结果表明： 通过有限元软件能够模拟前列腺穿刺手术的整体过程及状态；柔性针直径越大，前列腺软组织的损 伤越严重；柔性针的针尖尖端越锋利，前列腺软组织穿刺时组织损伤越小；在穿刺时穿刺速度对组 织损伤也存在一定的影响。研究可为医生的术前规划提供一定的理论支持。     

自适应SVD–UKF算法及在穿刺状态估计中的应用

柔性针在实际穿刺过程中会产生不规则形变, 导致柔性针模型存在参数不确定性问题, 影响穿刺精度. 本文针对柔性针穿刺过程存在的不确定性问题以及超声成像等设备存在的量测噪声统计特征不准确性问题, 提出了一种带有噪声估计器的自适应奇异值分解无迹卡尔曼滤波算法. 该算法采用自适应因子实时修正动力学模型误差, 通过奇异值分解抑制系统状态协方差矩阵的负定性, 利用Sage-Husa估计器在线估计噪声的统计特性, 减小了系统状态估计误差. 将新算法应用于带有曲率不定性的柔性针穿刺模型进行计算仿真, 仿真结果显示, 新的算法较现有的UKF算法相比, 估计误差减小了0.28 mm(82.7%), 与AUKF算法相比, 估计误差减小0.06 mm(52%). 因此, 新算法可有效改善滤波性能, 提高穿刺状态的估计精度.