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基于矩形环流电磁定位的肺穿刺活检针定位系统探讨

日期:2023年05月27日 编辑:ad201107111759308692 作者:无忧论文网 点击次数:324
论文价格:150元/篇 论文编号:lw202305222032134664 论文字数:45266 所属栏目:工程硕士论文
论文地区:中国 论文语种:中文 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis
跟系统需建立准确的发射磁场描述模型和传感器五自由度参数与感应电压的耦合方程。提出基于矩形环流的发射磁场描述模型,利用毕萨定律建立长直导线磁场模型,将四个正交的长直导线磁场矢量叠加,构造矩形环流磁场模型,较传统磁场描述模型具有在短距范围内更准确,计算量小的优点;建立传感器五自由度与感应电压耦合方程,在准确表达活检针位姿同时,减小了系统的计算量。

(2)设计制作了活检针定位系统硬件和实验装置。根据穿刺手术的环境,模拟穿刺针的运动范围和运动姿态,设计了活检针定位系统的实验装置。使用八个共面的PCB矩形线圈作为磁场发射板,使用单层磁芯线圈作为传感器,使用亚克力材料模拟穿刺手术环境;确定信号发生器、信号放大器、信号采集卡以及直流电源的技术参数,搭建基于矩形环流电磁定位的肺穿刺活检针运动定位系统,并完成活检针定位实验。

(3)提出了一种活检针五自由度的电磁定位算法。改进传统电磁定位系统三轴正交传感器,设计一种单层磁芯线圈传感器(安装在活检针末端),接收活检针定位系统磁场发射模型的磁场信息。通过异步解调,分别提取八个矩形环流磁场在单层磁芯线圈传感器上感应电压的幅值和相位;利用最小二乘法对系统进行校准并计算活检针相对于发射磁场(人体坐标系)的XYZ坐标值以及中轴线相对于Z轴的俯仰角和相对于X轴的摆角共五个位姿信息参数,从而确定穿刺针相对于发射磁场的具体位置和姿态(不涉及活检针的轴向转动参数)。 

参考文献(略)