用于微创介入手术的导管导向机器人研究
STUDY ON THE STEERING ROBOT FORCATHETERS USED FOR MINIMALINVASIVE SURGERY
摘要
Abstract
Contents
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 导管介入手术
1.2.1 微创介入手术介绍
1.2.2 血管介入手术工具
1.3 介入手术导管导向机器人技术
1.3.1 SMA驱动导管导向技术
1.3.2 绳索驱动导管导向技术
1.3.3 电聚合物人工肌肉驱动导管导向技术
1.3.4 液压驱动导管导向技术
1.3.5 磁力驱动导管导向技术
1.4 课题来源和研究目的及意义
1.4.1 课题来源
1.4.2 研究的目的及意义
1.5 本论文研究的主要内容
第2章 导管导向机器人结构及控制系统设计
2.1 引言
2.2 设计目标
2.2.1 生理影响和生物相容性要求
2.2.2 安全性和可靠性要求
2.3 导管导向机器人结构设计
2.3.1 驱动器的选择
2.3.2 结构设计方案
2.4 导管导向机器人工作原理
2.4.1 单节工作原理
2.4.2 4节工作原理
2.5 导管导向机器人控制系统硬件设计
2.5.1 常用SMA驱动方式
2.5.2 SMA反馈变量的选取
2.5.3 SMA驱动器热控制分析
2.5.4 导管导向机器人电阻反馈控制系统
2.5.5 导管导向机器人SMA驱动器的接线方式
2.5.6 加热电路
2.5.7 信号放大电路
2.5.8 有源低通滤波电路
2.5.9 模拟量输出偏移和增益整定电路
2.5.10 A/D转换电路
2.6 导向机器人电阻反馈控制系统软件设计
2.6.1 电阻反馈主程序
2.6.2 中断服务程序
2.7 本章小结
第3章 SMA螺旋弹簧的力学特性分析
3.1 引言
3.2 SMA螺旋弹簧力学特性分析
3.2.1 Brinson模型
3.2.2 适用于剪切变形的SMA本构模型
3.2.3 SMA螺旋弹簧力学特性分析
3.3 NiTiCu特性实验
3.3.1 NiTiCu相变温度测试
3.3.2 NiTiCu弹簧的力与温度关系
3.3.3 实验结果与分析
3.4 SMA螺旋弹簧设计
3.5 本章小结
第4章 导管导向机器人参数计算方法研究
4.1 引言
4.2 设计指标
4.3 导管导向机器人静力学分析
4.3.1 基本假设
4.3.2 SMA驱动器的输出力
4.3.3 SMA驱动器的输出位移
4.3.4 单节导管导向机器人轴线方程
4.3.5 实验分析
4.4 导管导向机器人参数计算方法
4.4.1 整体直径和长度
4.4.2 骨架弹簧的参数
4.4.3 SMA驱动器参数
4.5 本章小结
第5章 导管导向机器人运动学分析
5.1 引言
5.2 单节导管导向机器人SMA驱动器运动学
5.2.1 已知SMA驱动器长度求解导向机器人弯曲曲率
5.2.2 已知导向机器人弯曲曲率求解SMA驱动器长度
5.3 单节导管导向机器人运动学分析
5.3.1 基本理论
5.3.2 平面曲线运动学
5.3.3 单节导向机器人平面运动学
5.3.4 带有连接件的单节导向机器人空间运动学
5.4 导管导向机器人正运动学
5.5 本章小结
第6章 样机研制及模拟介入手术实验
6.1 引言
6.2 导管导向机器人样机
6.3 导管导向机器人性能实验
6.3.1 电磁跟踪系统
6.3.2 导向机器人转向性能实验
6.3.3 导向机器人弯曲角度与占空比的关系实验
6.4 导管导向机器人模拟介入手术实验
6.4.1 实验动脉血管分支
6.4.2 人体动脉血管模型
6.4.3 经由主动脉弓进入左椎动脉
6.4.4 经由主动脉弓进入右颈总动脉
6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明
哈尔滨工业大学博士学位论文使用授权书
致谢
个人简历