一种基于切削力识别的方法,用于预测针插入软组织中的偏斜
Shan Jiang1, Yihan Gao1, Zhiyong Yang1
1School of Mechanical Engineering, Tianjin University, Tianjin, China.
Computer methods in biomechanics and biomedical engineering
|August 5, 2024
概括
这项研究提出了一种新的机械模型,用于预测机器人手术期间软组织中的柔性针曲. 该模型简化了针-组织相互作用,避免了复杂的材料属性测量,以提高准确性.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 生物医学工程 生物医学工程
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 灵活针曲的准确建模对于机器人辅助的皮肤穿刺手术,如活检,至关重要.
- 现有的模型往往需要复杂的测量组织特性 (的模量,波桑比率).
研究的目的:
- 提出一种新的机械模型,用于预测软组织中的柔性针曲.
- 开发一种绕过侵入性组织性质测量需求的模型.
主要方法:
- 该模型将针头插入分为步骤,将针头视为弹支的悬臂梁.
- 组织硬度由虚拟弹硬度系数表示,通过切削力分析确定.
- 该模型通过在聚乙烯醇 (PVA) 凝中进行穿孔实验来验证.
主要成果:
- 拟议的模型准确地预测了灵活的针曲.
- 偏斜预测的平均最大误差在0.606 ± 0.167毫米到1.005 ± 0.174毫米之间.
- 该模型成功预测了PVA凝样本中的实验结果.
结论:
- 开发的机械模型提供了一种简化但准确的方法来预测柔性针曲.
- 这种方法不需要复杂的组织属性测量,方便实际应用.
- 这些发现支持开发机器人注射针系统的先进控制策略.
