基于生物力学信息数字化机器人辅助手术系统  

Digital robot-aided surgery system based on biomechanical information

作　　者：王沫楠[1] 安贤俊[1] 

机构地区：[1]哈尔滨理工大学机器人研究所,哈尔滨150080

出　　处：《医用生物力学》2013年第6期648-653,共6页Journal of Medical Biomechanics

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61073144);黑龙江省高校长江学者后备计划(2013CJHB007);机器人技术与系统国家重点实验室开放基金项目

摘　　要：目的建立一套数字化机器人辅助手术系统再现真实手术过程,并通过仿真系统与外部力反馈设备的结合实现对虚拟环境中机器人的控制和力觉反馈。方法系统的设计包括:基于生物力学理论的人体组织建模、基于有限元方法人体组织生物力学模型的计算、外部力反馈设备的设计、控制算法设计等。通过多层次模型、系统集成等方法,实现基于生物力学信息并具有交互特性的虚拟机器人辅助骨折牵引复位手术平台。结果当主手控制系统和虚拟环境生成机通过局域网连接成功后,该系统完成了闭环信息传递过程。结论该系统可以实现对虚拟环境中手术机器人的主从控制、视觉反馈和力觉反馈。该项研究为数字化模拟外科手术相关技术的发展起到推进作用,模拟手术在提高手术成功率、新医生的培训方面具有很强的优势。Objective To establish a set of digital robot-aided surgery system to represent the real surgery process, and realize robot control and force feedback in virtual environment by digital human tissue simulation combined with outer force feedback instrument. Methods The digital robot aided-surgery system design includes human tissue biomechanical modeling, biomechanical model calculation, force feedback instrument design, control algorithm, digital robot-aided surgery system based on biomechanical information. Results After local area network was successfully connected between haptic device control system and virtual environment, the system completed closed-loop information transfer process. Conclusions The robot-aided surgery system can realize the master-slave control, visual feedback and force feedback in virtual environment, which will contribute to the development of digital surgery simulation technology and gain advantages in the aspects of improving surgery success rate and training new doctors.

关 键 词：力反馈 机器人辅助手术 虚拟手术系统 生物力学 

分 类 号：R318.01[医药卫生—生物医学工程]