磁导航遥操作软件平台设计

发布时间：2017-09-16 19:29

  本文关键词：磁导航遥操作软件平台设计

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【摘要】：心血管疾病发病率的增加,使得介入诊疗手术需求急剧增大,但传统的导管介入诊疗手术很难在复杂的心血管环境中实施。随着医疗技术水平的发展,将介入式诊疗手术技术与先进的计算机控制技术、成像技术、超导磁体技术完美地结合发展而来的介入式磁导航系统,通过互联网和计算机程序指令对磁导管等介入器械进行实时控制,能够极大地降低心脑血管疾病和恶性肿瘤介入诊疗手术的操作难度。本文将从介入式磁导航系统的控制和虚拟操作训练等方面,对磁导航遥操作软件平台进行研究。首先,本文结合磁导航系统的特点并综合考虑设备体积和成本等因素,选择控制摇杆代替手控器作为磁导航遥操作软件平台的主手设备,结合磁导管的运动模式,分析摇杆信号与磁场方向的映射关系和坐标转换方法,并设计磁导管控制模式。通过对磁场不同姿态间角度差值的控制,探究磁导管操作过程中出现的磁场跳变问题的解决方法。其次,本文基于上述磁导管控制方法设计出磁导航遥操作软件平台,并实现摇杆数据获取及映射、数据可视化、数据存储和通信等功能。其中,人机交互软件模块和电源监控软件模块能够协作完成对磁导航设备的联调和实时监控。本文还对虚拟操作训练软件模块及其训练项目内容和步骤进行设计,并用于医护人员的磁导管虚拟操作训练和结果评估。最后,本文在完成对磁体校准后,利用磁导航遥操作软件对磁导航设备进行了联调控制测试,并完成了动物介入手术实验。同时招募志愿者接受磁导管虚拟操作训练实验,对记录的训练结果变化趋势进行综合分析。本文从磁导航介入手术的具体需求出发,设计出用于磁导航设备监控和虚拟训练的磁导航遥操作软件平台。联调和实验结果表明,该软件平台能够快速、准确和稳定地控制磁导管进行相关手术操作,解决了磁场控制过程中的跳变问题,而且本文设计的虚拟操作训练软件模块有助于全面提升操作者对磁导管的控制能力。
【关键词】：磁导航 介入式手术 磁场控制 虚拟训练 评估参数
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R815;TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究目的和意义8
• 1.2 国内外研究现状8-12
• 1.2.1 遥控磁导航技术8-11
• 1.2.2 虚拟医疗训练11-12
• 1.3 本文的主要工作及章节安排12-14
• 第二章 磁导管控制模式及方法研究14-22
• 2.1 磁导管控制原理14-15
• 2.2 主手设备选型15-16
• 2.2.1 主手设备15
• 2.2.2 摇杆选型15-16
• 2.3 磁导管运动模型16-17
• 2.4 导航磁场控制方法17-21
• 2.4.1 导航磁场控制模式介绍17-18
• 2.4.2 坐标系间的数据转换18-21
• 2.4.3 防跳变分析21
• 2.5 本章小结21-22
• 第三章 磁导航系统监控软件的构建22-40
• 3.1 磁导航遥操作软件平台整体结构22-23
• 3.2 磁导航系统监控软件关键问题23-34
• 3.2.1 摇杆数据的获取和处理23-24
• 3.2.2 数据可视化24-27
• 3.2.3 进程间通信27-29
• 3.2.4 TCP通信及协议29-32
• 3.2.5 数据库32-34
• 3.3 磁导航系统监控软件的实现34-38
• 3.3.1 人机交互软件模块的实现35
• 3.3.2 电源监控软件模块的实现35-36
• 3.3.3 软件的操作方法36-38
• 3.4 本章小结38-40
• 第四章 虚拟操作训练软件模块构建40-58
• 4.1 虚拟训练环境构建40-46
• 4.1.1 磁导航手术虚拟训练需求40
• 4.1.2 虚拟操作训练方案40-41
• 4.1.3 虚拟训练场景总体设计41-42
• 4.1.4 虚拟训练环境模型42-46
• 4.2 虚拟操作训练步骤设计46-50
• 4.2.1 训练项目内容设计46-47
• 4.2.2 训练项目的实现47-50
• 4.3 虚拟操作训练评估方法设计50-56
• 4.3.1 评估方法介绍50-51
• 4.3.2 评估要素权重及等级分配51-55
• 4.3.3 评估结果记录55-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第五章 磁导航遥操作软件平台的联调与性能测试58-66
• 5.1 监控软件的联调实验58-62
• 5.1.1 介入式磁导航实验室布局58-59
• 5.1.2 导航磁体校准59-60
• 5.1.3 磁导航设备联调60-61
• 5.1.4 介入式动物试验61-62
• 5.2 虚拟操作训练软件模块性能测试62-64
• 5.3 本章小结64-66
• 第六章 总结和展望66-68
• 6.1 本文总结66-67
• 6.2 未来展望67-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 硕士期间科研成果74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈伟伟;高润霖;刘力生;朱曼璐;王文;王拥军;吴兆苏;李惠君;郑哲;蒋立新;胡盛寿;;《中国心血管病报告2014》概要[J];中国循环杂志;2015年07期

2 隋辉;陈伟伟;王文;;《中国心血管病报告2014》要点介绍[J];中华高血压杂志;2015年07期

3 倪自强;王田苗;刘达;;医疗机器人技术发展综述[J];机械工程学报;2015年13期

4 戴金桥;俞阿龙;孙红兵;徐宝国;;虚拟手术训练力觉交互技术的现状与趋势[J];测控技术;2014年10期

5 杨雪峰;孟照辉;;磁导航技术在心血管介入手术中的应用与评价[J];医学综述;2013年24期

6 沈飞;徐德;唐永建;吴文荣;余大海;;微操作/微装配中微力觉的测量与控制技术研究现状综述[J];自动化学报;2014年05期

7 李锐;;“达芬奇”机器人外科手术系统的临床应用与展望[J];微创医学;2013年03期

8 黄鹏;晁建刚;陈学文;董建增;;心房颤动导管消融手术模拟中的导管建模技术[J];计算机辅助设计与图形学学报;2012年09期

9 胡益斌;;磁导航心血管介入系统的磁场安全[J];中国医疗设备;2012年07期

10 李建清;蔡凤;吴剑锋;;一种虚拟环境温度触觉再现仿真系统设计[J];测控技术;2012年07期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 冯美;腹腔微创手术机器人系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 连登伟;遥操作导管介入手术机器人系统研究[D];郑州大学;2015年

2 冯安洋;介入导管的设计与主从控制[D];南京航空航天大学;2014年

3 姜明明;微创血管介入手术机器人系统远端主从控制研究[D];沈阳工业大学;2014年

4 李涛;伺服机械手手控器软件设计及其实现[D];西安电子科技大学;2013年

5 李雪;导管导丝介入手术机器人系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

6 郭晓君;微创手术机器人虚拟安全屏障在线建模与控制[D];河南工业大学;2010年

7 陶俊;大型船舶进出港训练评估方法的研究与实现[D];大连海事大学;2009年

8 罗奎;管道检测机器人磁导航控制系统分析与设计[D];西南交通大学;2008年

9 李莉敏;虚拟微创手术训练系统的设计与研究[D];天津大学;2007年

10 杨彬;基于视觉临场感遥操作机器人系统的研究[D];吉林大学;2007年

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本文编号：865003