振动辅助电极插入参数的多目标优化用于DBS使用混合方法的灰色-直角合响应表面方法

科学领域:

• 神经外科 神经外科
• 生物医学工程 生物医学工程
• 机械工程 机械工程

背景情况:

• 深度大脑刺激 (DBS) 需要精确的电极插入.
• 在插入过程中最大限度地减少脑损伤至关重要.
• 振动辅助插入提供了潜在的好处,但需要参数优化.

研究的目的:

• 开发和验证振动辅助电极插入参数的多目标优化方法.
• 通过优化插入参数来最大限度地减少脑损伤.
• 建立摩擦力和插入性能的数学模型.

主要方法:

• 一种混合方法,结合了灰色-直角合响应表面方法.
• 基于卢格尔模型的摩擦力数学模型的开发.
• 范围分析用于单指数优化和灰色关系分析,再加上响应表面分析用于多目标优化.

主要成果:

• 优化的振动参数导致穿孔力为9.656mN,摩擦增速为2.191mN/mm.
• 已建立的数学模型准确地预测插入性能.
• 混合方法有效地优化了参数,以实现出色的插入性能.

结论:

• 灰色直角合响应表面方法是优化振动辅助插入参数的新有效方法.
• 这种优化策略显著提高了插入性能,并最大限度地减少了潜在的脑创伤.
• 这些发现为改善DBS电极放置提供了新的方法.