基于软组织变形与呼吸运动补偿的医用机器人自动跟踪控制研究

项目名称： 基于软组织变形与呼吸运动补偿的医用机器人自动跟踪控制研究

项目编号： No.61375106

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 段星光

作者单位： 北京理工大学

项目金额： 82万元

中文摘要： 面向软组织器官（如肝脏、肾脏、前列腺等）的定位穿刺是外科诊断、治疗中常用的手段。机器人辅助穿刺手术中穿刺精度是成败的关键，影响精度的因素突出体现在两个方面：一是由于穿刺力导致软组织器官变形所引起的肿瘤靶点的漂移；二是由于呼吸运动导致肿瘤靶点逃出计划靶区使得穿刺靶点与术前规划产生较大偏差。事实上，软组织变形和呼吸运动可使肝脏在头尾方向上的运动幅度达12～75mm，这将大大降低穿刺定位精度，严重影响治疗的效果。 本课题以实现机器人高精度软组织靶向穿刺为目标，围绕穿刺针-软组织交互建模、呼吸运动预测与补偿、机器人自动靶点跟踪三个关键科学问题，深入研究基于质量-弹簧和有限元模型基础上的软组织变形建模；研究综合视觉靶点跟踪和加速度计阵列方法的呼吸运动四维建模，实现肿瘤靶点的超前预测；通过将仿真预测结果应用到机器人规划，控制穿刺针位姿预测补偿与靶点自动跟踪，实现对软组织肿瘤靶点的一次性精准穿刺。

中文关键词： 医疗机器人；软组织变形；呼吸运动；自动跟踪；

英文摘要： Locating puncture for sofe tissue organ (liver, kidney,prostate etc.) is a common method of surgical diagnose and treatment. The insertion accuracy is directly related to the robot-assisted insertion surgery success or failure of an important part.The in

英文关键词： Medical Robot；Soft-Tissue Deformation；Respiratory Motion；Robot Automatic Tracking；