多目标磁定位技术的研究
发布时间：2021-08-18 03:34
现代医学外科手术治疗特点之一是微创治疗。虽然现有的手术导航系统各方面发展已经比较成熟,但在实际手术中外科医生所遇到的问题并没有很好的解决。在手术导航系统中,常有视线的约束,如物体的遮挡、周围光线干扰、金属物体镜面反射等影响,导致跟踪数据丢失、产生严重错误及伪目标等问题。微创手术中,对目标的定位跟踪,尤其是体内的跟踪,需要一种无线无源定位系统来实现。与传统的手术导航系统相比,磁定位跟踪系统具有目标体积小,无视线约束,精度高等优点。所以本课题设计了一种多目标磁定位系统,并研制样机,开展实验研究。本课题通过对圆柱磁体磁场建模,分析和比较了两种不同的磁场模型。基于网格法对传感器的布局策略进行优化。基于磁模型和布局优化结果,建立了磁传感器布局阵列,设计和搭建了多目标磁定位系统。通过对多目标磁定位技术的应用的探索,实现了目标的6Do F定位和微型机器人的实时定位与驱动。通过将两个一样的磁铁以磁极相反的方式组合成定位目标,实现了目标的6Do F定位,并通过实验验证了该6Do F定位方法的有效性。为了得到更好的定位效果,通过采用两个不同大小的磁铁和基于两个磁铁间约束关系,对上述6Do F定位方法进行了...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
StealthStation手术导航系统
现代医学外科手术治疗特点之一是微创手术治疗，应用当代先进的电子电热光学等设备和技术进行医疗诊断和治疗。对比传统手术，微创手术算是改革式的进步。利用微创手术机械设备，改变传统手术方式，不仅使医生操作手术更便利，而且让患者有较小的手术损伤，在手术操作时，显示屏上的影像更加清晰，大大减小了手术的盲目性，可以同时进行诊断和治疗。手术导航系统根据其定位方式可以大致划分为机械定位跟踪系统[1]、电磁式手术导航系统[2]、光学手术导航系统[3]、基于超声波[4]的导航系统以及基于 X 线的手术导航[5]等。以 ISG 公司的 Viewing Wand 和 FARO 公司的手术机械臂为代表的机械定位方法在上世纪 80 年代得到最早的应用，静态跟踪精度达毫米级，但笨重、操作繁琐、消毒及维护不便、动态跟踪效果差等特点严重限制了手术自动化以及手术机器人的运用，如今这种机械定位方法在手术中已很少使用。电磁式导航系统具有无视线遮挡特别适合于体内定位导航的特点。然而电磁式系统受环境影响较大，特别是受手术室内金属器械的干扰时会产生极大定位精度的扭曲。基于超声波的导航系统一般用于体内软组织微创手术导航，基本无法在骨科手术中实施。
定位跟踪技术是促进像的遮挡下，它可以实时地提供医疗器械的位置和方向信息束下，实现小目标实时定位跟踪应用最广泛的技术就是磁定位他先进的定位跟踪技术，标的位置和方向时，磁定位跟踪技术可以提供一个无视距约束的定位跟踪方案，这使得它在定位跟踪医疗设备时有很大的优势1.3.1 国内外研究现状近几十年，磁定位方法受到越来越多国内外有研究人员将磁定位系统用检测肿瘤的位置研究了磁定位技术在微创手术中的应用磁定位系统放置于水下，磁定位技术的研究，如任宇鹏场强度（如图 1-6 所示）对定位准确性地影响。进计算机辅助医疗的关键技术。在患者解剖或它可以实时地提供医疗器械的位置和方向信息。实现小目标实时定位跟踪应用最广泛的技术就是磁定位，如光学定位跟踪或超声波定位跟踪技术磁定位跟踪技术可以提供一个无视距约束的定位跟踪方这使得它在定位跟踪医疗设备时有很大的优势[9-11]。方法受到越来越多国内外研究者的重视将磁定位系统用检测肿瘤的位置[12]（如图 1-3 所示[13]（如图 1-4 所示），德国的，用于水下磁定位[14]（如图 1-5 所示）任宇鹏[15]等提出在人体周围安装磁传感器阵列测量磁），用于定位人体内的胶囊内窥镜，并测试人体的运动在患者解剖或 CT 成。在没有视距约[8]。相对于其如光学定位跟踪或超声波定位跟踪技术，在估算目者的重视。例如，美国所示），法国 Sche德国的 Park 将）。国内也有对在人体周围安装磁传感器阵列测量磁测试人体的运动
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种人体移动对胶囊内窥镜磁定位干扰的补偿方法[J]. 任宇鹏,胡超,项圣,冯忠晴,宋霜. 传感技术学报. 2015(11)
[2]骨科手术机器人及其导航技术[J]. 宋国立,韩建达,赵忆文. 科学通报. 2013(S2)
[3]胶囊内窥镜位置方向磁场定位技术的研究[J]. 胡超,宋霜,阳万安,孟庆虎,李抱朴,曾德文,李萧萧,朱红梅. 集成技术. 2012(01)
本文编号：3349106
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
StealthStation手术导航系统
现代医学外科手术治疗特点之一是微创手术治疗，应用当代先进的电子电热光学等设备和技术进行医疗诊断和治疗。对比传统手术，微创手术算是改革式的进步。利用微创手术机械设备，改变传统手术方式，不仅使医生操作手术更便利，而且让患者有较小的手术损伤，在手术操作时，显示屏上的影像更加清晰，大大减小了手术的盲目性，可以同时进行诊断和治疗。手术导航系统根据其定位方式可以大致划分为机械定位跟踪系统[1]、电磁式手术导航系统[2]、光学手术导航系统[3]、基于超声波[4]的导航系统以及基于 X 线的手术导航[5]等。以 ISG 公司的 Viewing Wand 和 FARO 公司的手术机械臂为代表的机械定位方法在上世纪 80 年代得到最早的应用，静态跟踪精度达毫米级，但笨重、操作繁琐、消毒及维护不便、动态跟踪效果差等特点严重限制了手术自动化以及手术机器人的运用，如今这种机械定位方法在手术中已很少使用。电磁式导航系统具有无视线遮挡特别适合于体内定位导航的特点。然而电磁式系统受环境影响较大，特别是受手术室内金属器械的干扰时会产生极大定位精度的扭曲。基于超声波的导航系统一般用于体内软组织微创手术导航，基本无法在骨科手术中实施。
定位跟踪技术是促进像的遮挡下，它可以实时地提供医疗器械的位置和方向信息束下，实现小目标实时定位跟踪应用最广泛的技术就是磁定位他先进的定位跟踪技术，标的位置和方向时，磁定位跟踪技术可以提供一个无视距约束的定位跟踪方案，这使得它在定位跟踪医疗设备时有很大的优势1.3.1 国内外研究现状近几十年，磁定位方法受到越来越多国内外有研究人员将磁定位系统用检测肿瘤的位置研究了磁定位技术在微创手术中的应用磁定位系统放置于水下，磁定位技术的研究，如任宇鹏场强度（如图 1-6 所示）对定位准确性地影响。进计算机辅助医疗的关键技术。在患者解剖或它可以实时地提供医疗器械的位置和方向信息。实现小目标实时定位跟踪应用最广泛的技术就是磁定位，如光学定位跟踪或超声波定位跟踪技术磁定位跟踪技术可以提供一个无视距约束的定位跟踪方这使得它在定位跟踪医疗设备时有很大的优势[9-11]。方法受到越来越多国内外研究者的重视将磁定位系统用检测肿瘤的位置[12]（如图 1-3 所示[13]（如图 1-4 所示），德国的，用于水下磁定位[14]（如图 1-5 所示）任宇鹏[15]等提出在人体周围安装磁传感器阵列测量磁），用于定位人体内的胶囊内窥镜，并测试人体的运动在患者解剖或 CT 成。在没有视距约[8]。相对于其如光学定位跟踪或超声波定位跟踪技术，在估算目者的重视。例如，美国所示），法国 Sche德国的 Park 将）。国内也有对在人体周围安装磁传感器阵列测量磁测试人体的运动
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种人体移动对胶囊内窥镜磁定位干扰的补偿方法[J]. 任宇鹏,胡超,项圣,冯忠晴,宋霜. 传感技术学报. 2015(11)
[2]骨科手术机器人及其导航技术[J]. 宋国立,韩建达,赵忆文. 科学通报. 2013(S2)
[3]胶囊内窥镜位置方向磁场定位技术的研究[J]. 胡超,宋霜,阳万安,孟庆虎,李抱朴,曾德文,李萧萧,朱红梅. 集成技术. 2012(01)
本文编号：3349106
本文链接：https://www.wllwen.com/yixuelunwen/swyx/3349106.html
