前列腺介入手术穿刺力学建模及误差分析

摘要

本文研究了穿刺治疗手术中影响放射性粒子植入精度的两大主要因素—柔性针变形和软组织变形。并结合具有相同人体解剖结构的盆腔器官群模型，深入探讨了前列腺穿刺过程中柔性针与软组织力学交互机理和靶点误差变化规律。研究结果有助于正确认识穿刺粒子植入手术过程中误差的产生机理与补偿方法，可以应用于术前轨迹规划、剂量规划、手术模拟训练等领域。主要内容如下所述：
　　首先，根据针刺力实验，建立了柔性针变形模型。重点研究了柔性针与软组织的交互作用，并对柔性针和软组织相关参数进行参数化分析。通过针穿刺实验与模型敏感度分析，分析并验证了针变形模型在不同参量影响下的有效性。
　　其次，以柔性针变形为输入量，采用有限元方法，研究了穿刺过程中的软组织变形。根据柔性针与软组织的力学交互，得到了目标点位置的偏移量。结合解剖学知识和三维重建技术将变形模拟扩展到三维器官群，计算出总体穿刺误差。最终通过实验进行误差补偿
　　最后，根据重建器官的空间位置及外形尺寸参数，制作人造器官群模具，参考各器官与组织在人体中的实际约束关系，对具有自主知识产权的水凝胶软组织器官群进行装配。分别搭建了力学和变形实验平台，进行器官群针刺力学实验与误差验证实验。

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字母注释表

第一章 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2 国内外研究状况

1.3 主要研究内容

第二章 柔性针穿刺变形模型建立

2.1 引言

2.2 材料和方法

2.3 模拟实验结果与参数化研究

2.4 本章小结

第三章 软组织变形计算与误差补偿

3.1 引言

3.2 PVA材料参数获取

3.3二维穿刺误差模拟

3.4器官群前列腺穿刺模拟

3.5本章小结

第四章 盆腔器官群及其应用研究

4.1引言

4.2器官群模型建立

4.3器官群穿刺实验

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1全文结论

5.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢