基于多运动模式复合的柔性针靶向穿刺机理与方法研究

针刺活检与靶向治疗技术是应用前景广阔的微创伤医疗手段。针刺时由于活体组织的变形和柔性针自身的弯曲，针尖定位误差大，针刺轨迹难以准确控制。本项目提出一种基于多运动模式（直线、旋转和微幅振动）复合的进针方法，并以非线性有限元为工具，结合材料断裂机理，通过实验验证，给出针刺组织的物理模型；该方法与现有的低速直线进针模式相比，靶向定位误差会显著减少。接着，本项目提出了一种基于针刺过程中的微振模式产生的弹性波动图像识别活体组织的材料特性参数，通过有限元模型预测病灶位移，进行针刺过程中的靶向位置自动补偿和追踪的方法。最后，本项目提出利用复合运动和楔形针尖受力不均特性，实现针刺轨迹的自主选择与高精度控制，使针刺过程主动避开神经、血管等重要器官及骨骼等障碍物，到达指定的目标。本项目期望通过以上方法的提出，攻克智能机器人靶向针刺的关键技术，并为已有的虚拟针刺训练与规划系统提供更加完备真实的触觉再现模型。