基于力视感知的斜尖柔性针轨迹预测

• 作者: 王林泽 高德东 白辉全 赵岩 崔加利 李沐蓉 雷勇
• 来源期刊: 机械工程学报
• 关键词: 针穿刺 BP神经网络 软组织 图像处理
• 年，卷（期）: 2021,（11）
• 所属期刊栏目: 特邀专栏
• 页码范围: 52-60
• 页数: 9页
• 分类号: TH789
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2021.11.052

摘要

在临床应用中,精确控制柔性针到达靶点是一个挑战.在穿刺过程中,作用在柔性针上的力会导致组织变形和针偏转,进而造成针尖错位.针和软组织之间的相互作用涉及大量的生物物理特征,而且这些参数不可能通过物理建模或直接估算得出.为解决这一难题,提出一种预测针尖轨迹的方法.对柔性针进行受力分析,建立力学模型;在力学模型的基础上,建立了一种基于BP神经网络的力视感知预测模型,预测穿刺过程中的针尖轨迹.使用三种不同型号的柔性针进行试验,采集数据并对模型进行训练.最后通过试验得到针尖轨迹,与模型预测进行比较.结果 表明,模型预测的针尖在x、y方向的位移与试验结果基本一致,误差在2mm以内,能够较准确地预测穿刺轨迹.