国家高技术研究发展计划(2009AA044001)
- 作品数：24 被引量：106H指数：7
- 相关作者：杜志江闫志远张建勋高江平代煜更多>>
- 相关机构：哈尔滨工业大学南开大学中国人民解放军总医院更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划中央高校基本科研业务费专项资金黑龙江省教育厅科学技术研究项目更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术医药卫生电子电信理学更多>>
- 基于边缘和区域信息的接力型活动轮廓图像分割模型被引量：3
- 2013年
- 针对用于图像分割的传统单一和组合活动轮廓模型对初始轮廓敏感或者不能处理灰度不均匀图像的问题,提出了一种综合图像的全局、局部等区域信息和边缘信息的新的组合活动轮廓模型。该模型首先将全局灰度拟合能量、局部灰度拟合能量进行线性组合,组合后的能量再与由边缘探测算子构造的长度能量组成新的能量项;然后根据能量主体变化规律调整组合权重,继而用其分成的两种组合活动轮廓模型先后对图像分割;最后利用高斯滤波函数对水平集函数正则化。同时提出了模型转换、停止准则,实现了模型的自动转换和自动停止。对人工合成图像和真实图像的数值实验表明,该模型对噪声、各种初始轮廓均具有较好的鲁棒性,并具备分割灰度不均匀图像的能力。
- 冯昌利张建勋代煜
- 关键词：活动轮廓模型灰度不均匀图像分割
- 腹膜外途径机器人辅助腹腔镜根治性前列腺切除术:附20例报告被引量：7
- 2012年
- 目的探讨腹膜外途径机器人辅助腹腔镜根治性前列腺切除术的初步经验。方法前列腺腺癌患者20例,平均年龄65.6（50~75）岁。患者全部是在B超引导下经直肠前列腺穿刺活检病理证实为前列腺癌。Gleason评分≤6分7例,7分10例,8分2例,9分1例。影像学检查未见淋巴结及远处转移。病例均采用机器人辅助腹腔镜腹膜外顺行根治性前列腺切除术治疗。结果本组病例均顺利完成,未因任何原因更改术式。4例病例术后4周PSA〉0.2 ng/ml,提示术后肿瘤残留,先行雄激素去除治疗,择期再行外放射治疗。16例随访时间平均15.5（10~37）月。20例中机器人安装时间平均48.5（40~60）min,手术平均时间180（150~230）min,患者术中平均失血量298（80~800）ml,术后恢复进食时间平均1.7（1~3）d,留置尿管时间平均10.7（7~14）d,住院时间平均10.7（7~14）d。无手术并发症发生。术后病理Gleason评分≤6分6例,7分5例,≥8分9例。结论机器人辅助腹腔镜根治性前列腺切除术使腹腔镜易于被术者掌握,尤其在盆腔复杂手术方面的优点十分突出。
- 王威高江平徐阿祥朱捷陈文政卢锦山张旭
- 关键词：机器人腹腔镜前列腺癌
- 基于仿真的外科手术机器人术前引导优化被引量：2
- 2014年
- 给出一种保证术中较高灵巧度、可达性和可视化指标的手术机器人布置方法，建立一个能够辅助医生完成手术机器人术前布置的虚拟现实系统。基于粒子群优化算法提出了引导手术切口布置和机器人摆位的方法，该方法不仅能够有效完成针对某一手术空间的摆位优化，还通过手术空间划分并赋予权值的方法来反映手术空间内部差异，在空间分割的基础上提出加权平均的全域各向同性和多臂协同性两个目标函数，分别反映机器人系统的单臂性能和三臂协作能力。该方法可以在兼顾手术机器人性能和手术空间内部差异的前提下直观地引导医生完成复杂的术前设置工作。实验证明，3只臂的灵巧度优化结果均高于不加权方法，三臂协作能力指标相对不加权方法提高25%～30%，而且优化结果能够优先满足手术空间内的重要区域。
- 闫志远杜志江吴冬梅
- 关键词：粒子群优化
- 面向柔性环境的主从双向控制系统
- 2014年
- 依据手与环境交互模式的特点,对柔性环境下的主从双向控制进行了研究。通过对任务环境特点的分析,明确系统中各个变量之间的因果关系。结合对操作者的智能和协调能力的考虑,给出包括操作者和环境在内的整个系统的因果关系。提出一种基于扰动观测器和低通滤波器的F-P双通道控制方案,探讨该方案的稳定性和透明性,并进行仿真分析和实验。结果表明:速度跟随相对误差为1.15%,力反馈相对误差为5.00%。该方案能够实现较好的速度和力跟踪效果。
- 王宏民闫志远刘子文杜志江
- 关键词：扰动观测器
- 微创腹腔外科手术机器人主操作手优化与分析被引量：4
- 2013年
- 针对腹腔镜手术的要求,以及主操作手性能指标和主操作手设计原则,把主操作手设计为具有冗余自由度的串并联混合型结构并进行了自由度的相应配置.并联机构实现从手3个位置参数的控制,串联机构是一个4自由度的冗余机构,实现从手3个姿态参数的控制.在运动学层面上,引入全域性性能指标和全域运动性能波动指标,利用遗传算法对并联机构进行优化设计,根据优化后的杆件参数计算出主操作手的工作空间,满足设计需求.并分别对串并联机构灵巧度进行了分析,通过仿真分析验证了主操作手的工作空间无奇异点,串联机构通过增加冗余自由度使得灵巧度得到了提高.
- 王宏民闫志远李勇杜志江刘荣强
- 关键词：运动学分析微创手术
- 手术机器人运动再现及最优布置系统被引量：4
- 2013年
- 针对外科手术机器人培训和术前布置困难的特点,提出了一种辅助医生实施机器人手术培训和优化机器人术前布置的方法。该方法使用位姿分离的运动映射策略建立了虚拟机器人主从运动控制模型,在三维虚拟现实环境中再现了手术机器人的基本动作;以多臂协作能力为目标函数构建了粒子群优化模型,在兼顾手术机器人性能和手术空间内部差异的前提下可以直观地引导医生完成复杂的术前设置工作,优先保证手术空间内部重要区域的多臂协作能力。实验结果表明,基于该方法构建的系统可以准确模拟手术机器人的动作以辅助机器人手术的预演及训练,可以有效获取术前最优布置从而有效地提高手术机器人的工作性能。
- 闫志远杜志江吴冬梅
- 关键词：机器人手术虚拟现实运动仿真
- 微创外科手术机器人现状与发展趋势被引量：3
- 2011年
- 1引言
传统的外科治疗是通过开放手术来完成的，腹腔镜和机器人手术通过器械的技术革新使手术微创化，是对传统外科医学的进一步发展。
- 崔亮高江平
- 关键词：手术机器人微创外科机器人手术外科治疗腹腔镜
- 混联式主操作手重力补偿算法被引量：8
- 2014年
- 针对应用于腹腔镜微创手术机器人的主操作手,本文提出了重力补偿算法.主手采用串并混合式的构型.平动自由度和转动自由度分开配置,实现了位置和姿态解耦,每个关节都配有电动机.利用拉格朗日动力学方程法得到了电动机为平衡主手重力所需的输出力矩.为避免信号处理过程中的延时问题,采用速度观测器估计速度信号,并且引入一阶低通滤波器直接获得加速度信号.最后在开启和关闭重力补偿算法的条件下,利用力传感器测量主操作手随人手在自由空间运动输出力的情况,通过与缺少重力补偿条件下的实验数据对比,得出在重力补偿条件下人手的输出力减少90%以上.
- 王宏民杜志江闫志远刘荣强
- 关键词：拉格朗日方程
- 主被动混合式微创手术机械臂机构设计及灵巧度优化被引量：13
- 2013年
- 研制出一款可开展微创手术的双机械臂机器人系统,该系统配合手术微器械可以实现精确的腹腔内手术操作.通过分析微创手术的手术环境及手术操作特点,提出了采用机器人开展微创手术对机器人自身机构设计的基本要求,并在此基础上重点对机械臂机构进行设计和优化.该机械臂可以按照微创手术的实际需求,实现机器人的术前摆位、术中器械操作及器械的快速拆装更换,并且可以从机构上保证术中器械在患者腹壁切口处位置不变,避免术中因手术器械运动而对腹壁切口造成非手术性损伤.此外,借助于机器人雅可比矩阵的奇异值,构造了基于条件数和可操作度的综合灵巧度评价指标函数,并采用序列二次规划算法对机械臂杆件参数进行优化.优化结果表明,机械臂具有良好的各向同性及可操作度,很好地满足了微创手术对机械臂机构灵活性的要求.
- 马如奇董为杜志江李刚
- 关键词：微创外科手术
- 虚拟手术中基于可变方向凸包的碰撞检测算法被引量：2
- 2013年
- 为了实现机器人辅助虚拟手术中快速精确的碰撞检测,提出了基于可变方向凸包的层次包围盒碰撞检测算法。在虚拟场景中,手术器械末端运动复杂多变且软体组织持续形变,分析器械和软组织的作用形式,根据器械运动学参数,预测软组织的变形,将其与固定方向凸包检测方法相结合,通过改变方向向量集合,提高包围盒树的紧密性,进而减少相交测试的次数,加速碰撞检测。仿真实验证明了可变方向凸包的碰撞检测算法可以实现精确的碰撞检测;与固定方向凸包算法相比在快速碰撞检测方面具有优越性,当软组织包含的面片数目越多时,快速性优势越显著。
- 史玲玲王伟东闫志远
- 关键词：虚拟手术碰撞检测层次包围盒固定方向凸包
