机械工程学报

作者：王林泽, 高德东, 白辉全, 赵岩, 崔加利, 李沐蓉, 雷勇

单位：1. 青海大学机械工程学院 西宁 810016;2. 西宁市第一人民医院 西宁 810016;3. 青海大学计算机技术与应用系 西宁 810016;4. 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室 杭州 310027

关键词：针穿刺,BP神经网络,软组织,图像处理；

基金：国家自然科学基金资助项目（51665049）。

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2 mm以内，能够较准确地预测穿刺轨迹。

来源：2021年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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