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

1、機器人輔助微創(chuàng)心臟外科手術具有手術切口美觀，手術創(chuàng)傷小，恢復快等優(yōu)點，但是不恰當的手術切口可能導致窺鏡視野無法覆蓋整個病灶、手術器械無法達到病灶或者手術器械之間產生碰撞等問題，不僅不能達到微創(chuàng)的效果，更可能會影響到整個手術的成敗。因此科學、準確的術前切口規(guī)劃方法對于機器人輔助微創(chuàng)心臟外科手術是非常重要的。 針對目前醫(yī)生依靠術前閱片，在主觀想象中重建病人立體結構，主要依靠經驗的切口定位方法，本文提出了一套基于CAD二次開發(fā)和CAE

2、運動仿真的交互式術前切口規(guī)劃方法： 首先，獲取病人的CT影像數據，運用三維CT成像軟件Mimics 8.1重構病人心臟部位的生理結構，包括病人的肋骨、心臟及相關的血管，實現病人手術環(huán)境的三維可視化。 然后，運用UG/OPEN API和VC++對CAD平臺UG NX 1.0進行二次開發(fā)，建立一個可視化的切口規(guī)劃的環(huán)境，讓醫(yī)生放置病灶點和所有肋間的候選切口位點，并按照預先制定的評價標準優(yōu)化出三個最優(yōu)的切口來分別放置窺鏡和左右

3、器械，進而規(guī)劃夾持窺鏡和左右器械的三個機械臂的基座位置，并運用機器人學相關理論計算出施加在各器械對應的機械臂各個關節(jié)上的運動。 最后，在運動學仿真軟件ADAMS 2003中模擬機械臂的運動，進行機械臂之間的碰撞檢驗，從而實現了機械臂的模擬放置和手術的模擬進行。 從所設計的切口規(guī)劃系統(tǒng)對12例房缺封堵病人和10例冠脈搭橋病人做的術前切口規(guī)劃的結果來看，所得的優(yōu)化切口的綜合指標都要優(yōu)于經驗位點。 總之，本文所開發(fā)的機