基于轨迹预测和实时局部路径规划的血管介入手术医生训练系统研究

来源 :天津理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jjJJ012689
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着虚拟现实技术的发展,基于虚拟现实技术的血管介入手术医生训练系统解决了传统的训练过程中缺少真实感和与活体训练环境差别大的问题。针对血管介入手术危险性高以及新手医生技法不熟练而无法准确按照数字减影机(DSA)显示的路图来递送导管的问题,本文设计了一种基于轨迹预测和实时局部路径规划的血管介入手术医生训练系统。该系统能提高医生修正导管路径的能力,还能对导管尖端的轨迹预测和预警,提高手术安全性。首先,针对新手医生技法不熟练,刺破血管风险较大的问题,本文提出了一种基于卡尔曼滤波算法的预测导管尖端轨迹的方法,该方法可以提前对医生的错误操作进行预警,并且当预测到的轨迹异常时,会提前开始局部路径规划,保证了局部路径规划的实时性。该方法提高了医生的危险意识和手术的安全性。然后,手术过程中当导管的路径偏离了DSA的路径图时,新手医生缺乏修正导管路径的能力。为了有效地避免这个弊端,本文提出了一种基于导管的动态局部路径规划方法,该方法用到了改良的快速探索随机树(Rapidly-exploring Random Trees,RRT)算法。系统可以实时检测导管尖端的预测轨迹,当预测的轨迹发生异常时,可以迅速规划出局部路径,辅助新手医生修正导管的运动轨迹,使导管按照已经规划好的全局路径进行递送,大大提高了新手医生修正导管轨迹的能力,并且增强了医生训练系统的训练效果。最后,本论文进行了导管尖端的轨迹预测实验和导管的局部路径规划实验分别来验证轨迹预测的准确性和局部路径规划的训练效果。首先,进行了导管尖端轨迹预测实验,并且将预测轨迹与实际轨迹进行对比,预测位置和实际位置的最大误差不超过0.5mm。其次,为了验证局部路径规划的训练效果,进行无局部路径规划和有局部路径规划的对比实验,将实验分为两部分,其中一部分为无局部路径规划实验的10组实验,另一部分为有局部路径规划的10组实验,其中无局部路径规划的平均全程碰撞次数为10.125次,平均全程耗时为126.25s,有局部路径规划的平均全程碰撞次数为1次,平均全程耗时为99.3s。综上所述,本文提出的导管尖端轨迹预测功能和实时局部路径规划功能提高了医生训练的成功率,并且还大大提高了训练系统的训练效果。
其他文献
学位
为了提高轧机液压伺服系统控制精度,提出了基于滑模控制器和抗扰动控制相结合的控制方法,其在抖动衰减和鲁棒性方面都优于其他控制器。首先分析了轧机AGC控制原理,并建立了控制系统模型。在此基础上设计出滑模控制器,并验证了其对外部干扰以及负载变化的不确定性情况下的控制精度。最后,在闭环控制系统上加入一个状态观测器,实现输出反馈控制。通过仿真,证明了该控制方法的有效性和稳定性。
学位
经过多年发展,标杆房地产企业早已布局全国,对处于成长期的房企来说是一大挑战。文章以KQ地产为例,运用SWOT分析法对KQ地产的营销环境进行分析,归纳其发展战略。KQ地产采取的全国化布局战略,可以分散风险、扩大规模以及增加经济效益,同时也带来管理成本的上升和组织管控的压力。
截至2020年,我国塑料领域的产品产量又创历史新高,达到774.8万吨,标志着我国已由亚洲塑料工业大国迈向世界塑料工业大国行列。随着我国塑料产业链的逐渐延伸及经济全球化趋势的逐渐成形,我国塑料行业的进出口贸易量呈现逐年上升的趋势。面对广阔发展前景,塑料行业对人才有更高要求。塑料企业要求相关从业者具有较高的专业知识水平和英语文化素养,
期刊
学位
铝电解电容器(Aluminum electrolytic capacitor,AEC)被广泛应用于交流滤波领域,但其本身存在体积大、容量低、质量大等问题,这极大地阻碍了电子产品的小型化和轻量化发展。而超级电容器(Supercapacitor,SC)是一种具有高比电容,小体积的新型储能器件,很有希望解决这一难题。传统超级电容器电极主要为多孔的活性炭,其曲折狭窄的孔结构限制了电解液离子的扩散速率,导致
以步态特征时间序列信号为基础的步态分析是对人的行走情况与健康状态进行检测的重要手段,是人体步态分析与分类领域的一个研究热点。然而人的行走过程十分复杂,以单次行走的整体数据为最小研究周期来分析步态特征会导致细节的丢失,无法实现对步态信号非线性特性的深层次挖掘。这就使得传统的静态特征研究对人行走过程的表征能力有限,对步行的变化趋势、局部偶发情况及周期性变化特点等问题的处理十分乏力。本文研究采用拓扑数据
学位
随着深度学习技术的不断发展和神经网络强大的学习能力,视频描述作为一项连接计算机视觉和自然语言处理的新型跨模态任务,引起了国内外学者的广泛关注,并且取得了越来越多具有权威性的突出成果。视频描述的目标是为给定的视频片段自动的生成文本描述,数据集通常是对一个短的视频片段进行标注,而密集视频描述是视频描述的一个分支,需要分析更长、更复杂的视频序列,是对一个长视频中的多个事件依次生成文本描述。本文的主要工作