随着微创外科手术的迅速发展,经皮穿刺手术作为一种典型的微创外科手术在临床上的应用越来越广泛,因其在医疗中的重要性广受人们的关注和重视。随着时代的进步和科技的发展,人们对微创外科的手术精度有更高的要求,对穿刺手术的精度和治疗效果有更完美的渴望,这也驱使着我们深入研究穿刺过程中针的路径和组织的变形位移情况。本文主要就以下几个方面进行了研究和探讨:首先,本文对穿刺过程中的针杆进行了受力分析,建立了一种柔性针的弹性悬臂梁模型,并基于针的受力平衡方程和轨迹弯矩方程建立了针的挠曲预测模型;通过使用不同型号的穿刺针进行轨迹的实验研究,对针轨迹的预测模型的可行性进行了验证。其次,通过分析随穿刺深度的不断增大时针与组织间的受力交互关系并实时进行计算,针对平面穿刺过程和空间穿刺过程中针与软组织间的相对位置分别提出了两种穿刺耦合模型,进而计算不同穿刺深度针轨迹附近组织受力大小与方向。最后,结合上述针的预测模型和耦合模型在ABAQUS中进行有限元仿真过程,仿真和实验过程中在软组织上对应的相同位置设定标志点,通过对比穿刺仿真与实验结果中这些标志点的位移数据来研究穿刺过程对组织形变的影响,同时验证文中针轨迹预测模型和穿刺耦合模型应用于ABAQUS有限元软件仿真中的可行性和准确性。