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基于有限元的套管柔性针穿刺软组织弯曲建模研究

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【作者】 赵燕江房玉康张永德张瑞康

【Author】 Zhao Yanjiang;Fang Yukang;Zhang Yongde;Zhang Ruikang;Key Laboratory of Advanced Manufacturing and Intelligent Technology, Ministry of Education, Harbin University of Science and Technology;Intelligent Machine Institute, Harbin University of Science and Technology;

【通讯作者】 赵燕江;

【机构】 哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨理工大学智能机械研究所

【摘要】 套管柔性针作为柔性针的一个重要分支,与其他传统的柔性针相比,在针体路径矫正、穿刺灵活性以及斜尖转角控制精度等方面具有巨大的优势。为深入研究套管柔性针穿刺机理,建立基于有限元的穿刺弯曲模型。分析软组织的生物力学特性,建立了精确的软组织模型;对套管柔性针穿刺软组织进行受力分析,建立力学模型;在力学模型的基础上,建立套管柔性针穿刺软组织的弯曲模型,进行仿真研究。最后通过实验得到穿刺力-时间曲线和针弯曲变形曲线,并与仿真曲线进行比较。结果表明,仿真结果符合实验穿刺力的变化趋势,系统弯曲误差在2 mm以内,满足医学上的要求,验证了套管柔性针穿刺软组织的力学模型以及弯曲模型的正确性和合理性,为路径规划及控制奠定理论基础。

【基金】 国家自然科学基金(51305107,51675142);黑龙江省自然科学基金(ZD2018013)项目资助
【所属期刊栏目】 人机融合与人工智能 (2020年03期)
  • 【DOI】10.19650/j.cnki.cjsi.J1905790
  • 【分类号】TH77
  • 【下载频次】18
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