基于CAD-CAE的機(jī)器人輔助微創(chuàng)心臟外科手術(shù)術(shù)前切口規(guī)劃.pdf

1、機(jī)器人輔助微創(chuàng)心臟外科手術(shù)具有手術(shù)切口美觀，手術(shù)創(chuàng)傷小，恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)，但是不恰當(dāng)?shù)氖中g(shù)切口可能導(dǎo)致窺鏡視野無(wú)法覆蓋整個(gè)病灶、手術(shù)器械無(wú)法達(dá)到病灶或者手術(shù)器械之間產(chǎn)生碰撞等問(wèn)題，不僅不能達(dá)到微創(chuàng)的效果，更可能會(huì)影響到整個(gè)手術(shù)的成敗。因此科學(xué)、準(zhǔn)確的術(shù)前切口規(guī)劃方法對(duì)于機(jī)器人輔助微創(chuàng)心臟外科手術(shù)是非常重要的。 針對(duì)目前醫(yī)生依靠術(shù)前閱片，在主觀想象中重建病人立體結(jié)構(gòu)，主要依靠經(jīng)驗(yàn)的切口定位方法，本文提出了一套基于CAD二次開發(fā)和CAE

2、運(yùn)動(dòng)仿真的交互式術(shù)前切口規(guī)劃方法： 首先，獲取病人的CT影像數(shù)據(jù)，運(yùn)用三維CT成像軟件Mimics 8.1重構(gòu)病人心臟部位的生理結(jié)構(gòu)，包括病人的肋骨、心臟及相關(guān)的血管，實(shí)現(xiàn)病人手術(shù)環(huán)境的三維可視化。 然后，運(yùn)用UG/OPEN API和VC++對(duì)CAD平臺(tái)UG NX 1.0進(jìn)行二次開發(fā)，建立一個(gè)可視化的切口規(guī)劃的環(huán)境，讓醫(yī)生放置病灶點(diǎn)和所有肋間的候選切口位點(diǎn)，并按照預(yù)先制定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化出三個(gè)最優(yōu)的切口來(lái)分別放置窺鏡和左右

3、器械，進(jìn)而規(guī)劃夾持窺鏡和左右器械的三個(gè)機(jī)械臂的基座位置，并運(yùn)用機(jī)器人學(xué)相關(guān)理論計(jì)算出施加在各器械對(duì)應(yīng)的機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)上的運(yùn)動(dòng)。 最后，在運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真軟件ADAMS 2003中模擬機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行機(jī)械臂之間的碰撞檢驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂的模擬放置和手術(shù)的模擬進(jìn)行。 從所設(shè)計(jì)的切口規(guī)劃系統(tǒng)對(duì)12例房缺封堵病人和10例冠脈搭橋病人做的術(shù)前切口規(guī)劃的結(jié)果來(lái)看，所得的優(yōu)化切口的綜合指標(biāo)都要優(yōu)于經(jīng)驗(yàn)位點(diǎn)。 總之，本文所開發(fā)的機(jī)