微创介入手术导管自动介入方法的研究

为了实现可操作导管在血管内自动或半自动的介入操作，提出了一种基于连续机器人模型的运动控制方法。该方法首先采用刚性的连杆和关节建立导管远端的运动学模型，并运用D—H法对导管远端进行运动学分析，得到导管端部与关节变量的雅可比矩阵，并获得导管远端的运动控制规律；然后将利用广义势场法提取的血管模型中心线经由配准矩阵转化生成磁场空间中的导航路径；最后通过确保导管端点位于控制圆内的控制策略利用输送装置操作导管在血管模型主动脉弓中自动介入。实验结果表明，在主动脉弓这样管径的血管中，该方法能够实现自动操作导管三个自由度的运动，完成导管的自动介入操作。

机器人辅助导管自动介入的研究

为了实现可操作导管在血管内自动或半自动的介入操作,提出了一种基于连续机器人模型的运动控制方法。首先开发了一种具有专用手柄的钢丝牵引导管,并运用D-H法对导管远端进行了运动学分析,获得导管运动控制规律;然后根据导管可实现的自由度研制其输送装置;最后通过确保导管端点位于控制圆内的策略,利用输送装置操作导管在血管模型主动脉弓中自动介入。实验结果表明,在血管主动脉弓中该方法能够实现导管自动介入的操作。

血管主从介入手术导管机器人三维模糊控制

在微创血管介入手术中,当从端导管机器人输送导管时,导管易受到患者心跳、呼吸等不确定因素的影响。为了能抑制这些因素对输送导管造成的影响,实现导管机器人系统从手端精确快速地跟踪主手端的控制指令,建立了导管远端弯曲段的运动学模型,设计了基于三维模糊控制器的导管机器人系统。三维模糊控制器是在二维模糊控制器的基础上引入了导管位置误差变化的速率的作用,能进一步提高系统响应速度、降低超调、抑制干扰。仿真结果表明,此控制方案使导管机器人系统具有快速的跟踪性能和较强的鲁棒性能,进而提高了系统的控制精度。