国家高技术研究发展计划(2007AA04Z237)
- 作品数：9 被引量：30H指数：3
- 相关作者：付宜利王树国刘浩李凯李显凌更多>>
- 相关机构：哈尔滨工业大学香港中文大学中国科学院更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划国家自然科学基金中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术机械工程更多>>
- 基于传热学分析的导管导向机器人驱动控制技术研究被引量：1
- 2008年
- 为了保证手术安全性,防止导管导向机器人形状记忆合金(SMA)驱动器产生过热现象,本研究设计了一种导向机器人电阻反馈驱动控制系统。在对SMA驱动器进行了详细的传热学分析的基础上,确定使用脉宽调制(PWM)电源驱动SMA驱动器时的电流计算方法,开发适用于导管导向机器人的电阻反馈驱动控制系统。在血管模型中模拟了介入手术的插管过程,按照预定的模拟手术路线,在电阻反馈控制系统的控制下,成功地完成了导向机器人进入目标血管分支的实验。实验结果表明,整个模拟介入手术准确迅速,导向机器人的应用大大降低了手术的难度。
- 李显凌付宜利王树国韩俊晓
- 关键词：导管形状记忆合金驱动控制系统
- 形状记忆合金驱动导管机器人的动力学仿真研究被引量：2
- 2010年
- 研究了由骨架弹簧和形状记忆合金(SMA)螺旋弹簧组成的柔性导管机器人的动态特性。基于导管力学模型、SMA的本构和传热方程,系统地提出了一套完整的建模方法。由于SMA具有滞回和饱和等强非线性属性,传统的比例积分微分(PID)控制方法用于导管机器人中很难获得精确的控制效果,因此针对性地设计了参数自整定模糊PID控制器。仿真结果验证了模型的正确性,并显示出模糊PID对这种结构具有良好的控制效果。这种建模和控制方法,为单个SMA弹簧驱动导管机器人的实际应用和多驱动器的导管机器人的控制研究奠定了基础。
- 付宜利颜增翼刘浩
- 关键词：模糊PID
- 脑血管介入手术仿真训练系统研究被引量：6
- 2010年
- 脑血管疾病已对人类健康构成了巨大威胁,放射介入疗法被认为是治疗脑血管疾病的有效方式。由于介入手术对医生手术技能的要求十分之高,而目前针对介入术医生的传统训练方式又存在着不足。本文探讨了一个应用于脑血管介入手术训练的仿真系统,该系统包括视觉反馈和触觉反馈两大部分。视觉反馈系统主要包括脑血管建模、手术器械建模、碰撞检测及力反馈分析,模拟手术环境,搭建人机界面,赋予训练者视觉上的反馈;触觉反馈系统主要包括器械信号采集和力反馈装置,提供给训练者触觉感。利用该系统,训练者可以了解手术环境,掌握介入手术的基本操作,锻炼手眼配合能力等手术技能。
- 马炘吴剑煌王树国付宜利
- 关键词：计算机仿真介入手术脑血管虚拟手术人机交互
- 机器人辅助导管自动介入的研究被引量：1
- 2012年
- 为了实现可操作导管在血管内自动或半自动的介入操作,提出了一种基于连续机器人模型的运动控制方法。首先开发了一种具有专用手柄的钢丝牵引导管,并运用D-H法对导管远端进行了运动学分析,获得导管运动控制规律;然后根据导管可实现的自由度研制其输送装置;最后通过确保导管端点位于控制圆内的策略,利用输送装置操作导管在血管模型主动脉弓中自动介入。实验结果表明,在血管主动脉弓中该方法能够实现导管自动介入的操作。
- 付宜利李凯刘浩高安柱
- 基于路径的血管介入手术电磁跟踪的配准算法被引量：1
- 2013年
- 基于路径的配准算法建立在电磁定位和追踪的基础上,其通过寻找由电磁跟踪(EMT)获取的微创导管机器人的路径数据和从CT图像中获取的中心线数据的对应关系求解空间变换矩阵,实现患者坐标系和CT图像坐标系的关联.该方法是一种动态的配准方法,且无须人工标记.为提高配准精度,算法在精配准的目标函数中引入血管半径参数,并通过识别导管分叉点对变换参数进行补偿.实验以胸部血管硅胶模型为对象进行精度验证和误差分析,结果表明该方法简单可行,配准精度达到预期要求.
- 李在娟付宜利高文朋
- 关键词：配准算法中心线
- 基于心电脉搏信号的实时动态血管建模方法
- 2012年
- 当前血管微创介入手术三维图像导航系统中血管模型是由病人的CT或MRI二维扫描图像经三维重建生成的,为静态模型,不能准确反映术中血管的形态。针对以上问题,研究了基于实时心电脉搏信号的动态血管模型建模方法,主要包括编程建立参数化动态血管模型、实时采集处理心电脉搏信号获得模型运动参数、基于参数的动态模型建立三个部分。通过实验验证了动态模型的实时性和准确性。研究可以为血管微创介入手术图像导航系统提供较准确的实时动态血管模型,提高手术导航系统的视觉临场感,为医生提供重要的视觉参考。
- 付宜利赵建敏高文朋
- 关键词：视觉临场感
- 脑血管介入手术仿真训练系统研究
- 脑血管疾病已对人类健康构成了巨大威胁,放射介入疗法被认为是治疗脑血管疾病的有效方式。由于介入手术对医生手术技能的要求十分之高,而目前针对介入医生的传统训练方式又存在着不足。本文探讨了一个应用于脑血管介入手术训练的仿真系统...
- 马炘吴剑煌王树国付宜利
- 关键词：计算机仿真介入手术脑血管虚拟手术人机交互
- 文献传递
- 导管机器人系统的主从介入被引量：15
- 2011年
- 传统的血管微创介入手术过程中医生在手术现场,其不可避免地遭受大量的X射线照射;并且导管的操作难度较大,对医生插管技术要求过高.针对此问题,研制了一种新型的集成有双电磁传感器的可定位导管机器人,并采用D-H法对其进行了运动学分析,同时设计了一套介入装置来代替医生进行导管操作,并通过对主从控制方法的研究实现了该系统的主从介入.在介入过程中,医生通过主手控制介入装置动作来实现导管的推/拉、旋转和弯曲操作,并可在引导图像的辅助下完成插管手术操作.实验表明,开发的可控导管具有较好的操作性能,介入装置实现了3种基本的介入操作,提高了导管的定位精度,同时主从介入方式也保证了医生在手术过程的安全性.
- 付宜利高安柱刘浩李凯王树国
- 关键词：主从控制
- 两自由度导管机器人的动力学仿真研究被引量：1
- 2010年
- 对三形状记忆合金(SMA)螺旋弹簧驱动的导管机器人的动态特性进行了研究。首先基于综合力学方程、SMA的本构方程和传热方程建立了动力学模型,然后针对双输入双输出(TITO)系统的2个自由度间存在强耦合和因SMA的高度非线性使得难以采用解耦实现对相邻SMA驱动器控制的现象,设计了具有混合结构的模糊控制器。它用传统的模糊控制器控制系统的2个自由度,同时用耦合模糊控制器补偿2个自由度之间的耦合作用。仿真结果表明,所推导的动力学模型能够正确描述这种结构的特性,并且混合模糊控制器具有良好的控制效果。
- 付宜利刘浩颜增翼王树国
- 基于改进MC算法的CT/MR图像三维重建被引量：4
- 2011年
- 针对MC(Marching Cubes)算法重建后模型表面的不光滑性和模型表面三角面片数量大的缺点,提出了在保证一定精度的前提下减少小面片的处理方式。通过对等值面进行三维空间上的方向平滑来代替等值面上的三维坐标平滑,达到了提高模型表面平滑性的目的。以边删除算法为基础,设计了网格简化算法,实现了模型表面的网格简化。以喉管和心血管两组磁共振(Magnetic Resonance,MR)体数据为例进行三维表面重建的结果表明,平滑后的三维显示效果有了显著改善,显示的结构细节清晰度与真实感明显提高。模型的网格简化90%后,依然能保持原模型的特征和较好的视觉效果,并大大提高了实时交互绘制的能力,明显缩短了交互操作时间。
- 李显凌
- 关键词：等值面三维重建
