| 斜尖针穿刺软组织建模及针尖轨迹预测 |
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| 引用本文： | 杜海艳,张永德,赵燕江,姜金刚,贾小红.斜尖针穿刺软组织建模及针尖轨迹预测[J].仪器仪表学报,2015,36(8):1744-1751. |
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| 作者姓名： | 杜海艳 张永德 赵燕江 姜金刚 贾小红 |
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| 作者单位： | 哈尔滨理工大学智能机械研究所哈尔滨150080 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金项目（51305107）、黑龙江省自然科学基金项目（E201448）、黑龙江省教育厅科学技术研究项目（12531122）资助 |
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| 摘 要： | 在经皮穿刺过程中,当带斜尖的针穿刺软组织时,针与其周围组织相互作用,导致针体产生弯曲变形,针尖偏离预定方向,进而直接影响穿刺手术的定位精度。将针穿刺软组织的过程视为准静态过程,并进行离散化,建立针-组织相互作用模型。在该模型中,考虑到软组织的非线性与各向异性,将针视为由一系列非线性弹簧支撑的悬臂梁,且各点的弹簧刚度彼此不同。建立针-组织相互作用中的摩擦力及切割力模型,借助于穿刺实验,将穿刺力分解为摩擦力和切割力,进而获得力模型中的各个参数。基于虚拟非线性弹簧模型和穿刺力模型,根据最小势能原理,采用瑞利-里兹法预测针的偏转,进而获得进针过程中针尖的轨迹。仿真及实验结果表明,该模型能够精确地预测针尖位置,为穿刺路径规划提供理论依据。
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| 关 键 词： | 针穿刺 针 组织相互作用 针偏转 悬臂梁 非线性弹簧 |
Modeling of bevel tipped needle inserting into soft tissue and
estimation of needle tip trajectory |
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| Du Haiyan,Zhang Yongde,Zhao Yanjiang,Jiang Jingang,Jia Xiaohong.Modeling of bevel tipped needle inserting into soft tissue and
estimation of needle tip trajectory[J].Chinese Journal of Scientific Instrument,2015,36(8):1744-1751. |
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| Authors: | Du Haiyan Zhang Yongde Zhao Yanjiang Jiang Jingang Jia Xiaohong |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | needle insertion needle tissue interaction needle deflection cantilever beam nonlinear spring |
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