基于矫正力的前列腺粒子植入穿刺控制策略研究

以前列腺粒子植入机器人精准穿刺为目标,针对机器人辅助前列腺粒子植入手术的现存不足和发展趋势,开展针挠曲形变预测模型和穿刺控制策略等方面的研究。研究了针挠曲形变预测模型的参数获取问题,提出基于矫正力的术中组织杨氏模量识别方法,解决术中组织杨氏模量获取困难的问题。随后,建立基于矫正力的穿刺控制策略,分为两个阶段,即术前针尖轨迹规划阶段和术中穿刺策略调整阶段。在术前针尖轨迹规划阶段,基于针挠曲形变预测模型构建成本函数获取最佳针尖轨迹与穿刺参数。在术中穿刺策略调整阶段,构建了反向针挠曲形变预测模型,对矫正力的数值进行术中补偿,并采用基于强化学习(RL)的自适应PID方法设计控制器控制矫正力的施加,实现精准穿刺。自主搭建了粒子植入机器人实验平台以验证所提穿刺控制策略的有效性,粒子植入的平均误差为1.96 mm,标准误差为0.56 mm,实验结果表明,基于矫正力的穿刺控制策略能够有效降低针尖挠曲值,可以提高粒子植入精度。