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针穿刺软组织变形预测模型研究
  • ISSN号:1001-5515
  • 期刊名称:《生物医学工程学杂志》
  • 时间:0
  • 分类:TP241.3[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:青海大学机械工程学院,西宁810016
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51165040);青海省自然科学基金项目(2015-ZJ-906)
中文摘要:

配制了与人体软组织性能相近的水凝胶人造软组织。采用由光学平台、相机及支架、相机光源等组成的图像采集设备,记录嵌入在软组织内标识物的连续位移,研究穿刺过程中软组织的变形规律。在分析标识物在X方向和Y方向上位移的基础上,基于反向传播(BP)神经网络,建立标识物在Y方向上的神经网络模型。通过与实验数据对比,神经网络模型的拟合度在95%以上,有效数据的最大相对误差控制在30%,最大绝对误差为0.8mm,能够较好地定量预测穿刺过程中软组织的变形。研究结果可有效提高软组织针穿刺靶点精度。

英文摘要:

Polyvinyl alcohol (PVA) hydrogel was made for simulating human's soft tissue in our experiment. The image acquisition device is composed of an optical platform, a camera and its bracket and a light source. In order to study the law of soft tissue deformation under flexible needle insertion, markers were embedded into the soft tissue and their displacements were recorded. Based on the analysis of displacements of markers in X direction and Y direction, back propagation (BP) neural network was employed to model the displacement of Y direction for the markers. Compared to the experimental data, fitting degree of the neural network model was above 95% the maximum relative error for valid data was limited to 30 %, and the maximum absolute error was 0.8 mm. The BP neural network model was beneficial for predicting soft tissue deformation quantitatively. The results showed that the model could effectively improve the accuracy of flexible needle insertion into soft tissue.

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期刊信息
  • 《生物医学工程学杂志》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:四川省科学技术协会
  • 主办单位:四川大学华西医院 四川省生物医学工程学会
  • 主编:石应康
  • 地址:四川省成都市外南国学巷37号华西医科大学附属第一医院
  • 邮编:610041
  • 邮箱:swyx@mcwcums.com
  • 电话:028-85501507 85422073
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-5515
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1258/R
  • 邮发代号:62-65
  • 获奖情况:
  • 中国生物医学核心期刊,四川省优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:13208