Кинематический анализ кардиального катетера для обеспечения роботизированных миниинвазивных операций

Колпащиков, Дмитрий Юрьевич Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Разработка и моделирование роботизированного катетерного устройства для транспортировки специального медицинского инструмента по венозным каналам.

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………………….. 8
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………………………………………….. 9
1.1 СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ …………………………………………………………………….. 9
1.2 ОПЕРАЦИИ НА СЕРДЦЕ …………………………………………………………………………………………….. 9
1.3 МАЛОИНВАЗИВНЫЕ ОПЕРАЦИИ ……………………………………………………………………………….. 10
1.4 КАТЕТЕРНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ ………………………………………………………………………………………. 10
1.5 КАТЕТЕРЫ ……………………………………………………………………………………………………………. 12
1.5.1 Ручные катетеры …………………………………………………………………………………………… 12
1.5.2 Катетеры роботизированные ………………………………………………………………………….. 14
1.6 КОНСТРУКЦИЯ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КАТЕТЕРОВ ……………………………………………………….. 15
1.6.1 Шарниры, используемые в роботизированных катетерах………………………………….. 17
1.6.2 Актуаторы…………………………………………………………………………………………………….. 18
1.7 МАТЕРИАЛЫ ………………………………………………………………………………………………………… 21
1.8 КИНЕМАТИКА ………………………………………………………………………………………………………. 22
1.8.1 Прямая кинематика ……………………………………………………………………………………….. 22
1.8.2 Обратная кинематика …………………………………………………………………………………….. 23
1.8.3 Эвристический алгоритм FABRIK ………………………………………………………………….. 23
1.9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………….. 24
2 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ……………………………………………………………………………….. 25
2.1 ПРЯМАЯ КИНЕМАТИКА…………………………………………………………………………………………… 25
2.2 ОБРАТНАЯ КИНЕМАТИКА ……………………………………………………………………………………….. 29
2.2.1 Обратная кинематика для одной секции ………………………………………………………….. 29
2.2.2 Обратная кинематика для нескольких секций ………………………………………………….. 31
2.2.3 Описание работы алгоритма …………………………………………………………………………… 34
3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ ………………………………………………………………………………….. 41
3.1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РОБОТИЗИРОВАННОГО КАТЕТЕРА …………………………………………………… 41
3.1.1 Составление технического задания …………………………………………………………………. 41
3.1.2 Описание конструкции катетера …………………………………………………………………….. 41
3.2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ………………………………………………………… 43
3.2.1 Составление технического задания …………………………………………………………………. 43
3.2.2 Описание конструкции стенда ………………………………………………………………………… 43
3.3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ СТЕНДА ………………………………………………………………. 44
3.3.1 Маршрутный лист …………………………………………………………………………………………. 44
3.3.2 Нормирование технологического процесса сборки …………………………………………… 46
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ………………………………………………………………………………………………………….. 48
4.1 ПОДГОТОВКА К ЭКСПЕРИМЕНТУ………………………………………………………………………………. 48
4.2 ЭКСПЕРИМЕНТ ……………………………………………………………………………………………………… 48
4.3 ВЫВОДЫ ……………………………………………………………………………………………………………… 53
5 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ …………………………………………………………………………………………….. 55
5.1 ПРЕДПРОЕКТНЫЙ АНАЛИЗ ………………………………………………………………………………………. 55
5.2 АНАЛИЗ КОНКУРЕНТНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ С ПОЗИЦИИ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТИ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ …………………………………………………………………………………………………. 56
5.3 FAST-АНАЛИЗ ……………………………………………………………………………………………………… 58
5.3 SWOT-АНАЛИЗ…………………………………………………………………………………………………….. 62
5.4 ИНИЦИАЦИЯ ПРОЕКТА …………………………………………………………………………………………… 63
5.4.1 Цели и результат проекта ………………………………………………………………………………. 63
5.4.2 Организационная структура проекта ………………………………………………………………. 64
5.4.3 Ограничения и допущения проекта …………………………………………………………………. 65
5.5 ПЛАН ПРОЕКТА …………………………………………………………………………………………………….. 65
5.6 БЮДЖЕТ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ……………………………………………………………………….. 68
5.6.1 Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты…………………………………… 68
5.6.2 Заработная плата …………………………………………………………………………………………… 69
5.6.3 Отчисления на социальные нужды ………………………………………………………………….. 71
5.6.4 Накладные расходы ……………………………………………………………………………………….. 71
5.7 РЕЕСТР РИСКОВ ПРОЕКТА ……………………………………………………………………………………….. 72
5.8 МАТРИЦА ОТВЕТСТВЕННОСТИ ………………………………………………………………………………… 73
5.9 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА ………………………………………………. 74
5.10 ОЦЕНКА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ НИР ………………………………………………………. 74
5.11 ОЦЕНКА СРАВНИТЕЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ …………………………………….. 77
5.11.1 Интегральный показатель финансовой эффективности …………………………………… 77
5.11.2 Интегральный показатель ресурсоэффективности ………………………………………….. 78
5.11.3 Интегральный показатель эффективности разработки …………………………………….. 79
6 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ……………………………………………………………………… 82
6.1 АНАЛИЗ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ ………………………………………………………………… 82
6.1.1 Микроклимат в помещении ……………………………………………………………………………. 83
6.1.2 Производственный шум …………………………………………………………………………………. 85
6.1.3 Освещение ……………………………………………………………………………………………………. 87
6.1.4 Повышенная напряженность электрического поля …………………………………………… 91
6.2 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ…………………………………………………………………………………….. 92
6.3 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ……………………………………………………………………………….. 94
6.4 ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ ……………………………………………………………………………………. 96
6.5. ЗАКОНОДАТЕЛЬНЫЕ АКТЫ …………………………………………………………………………………….. 97
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………………………………….. 99
ПРИЛОЖЕНИЕ A ……………………………………………………………………………………………………… 102
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ……………………………………………………………………………………………………… 118
ПРИЛОЖЕНИЕ В ……………………………………………………………………………………………………… 119
ПРИЛОЖЕНИЕ Г ……………………………………………………………………………………………………… 121

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) – это группа болезней сердца и
кровеносных сосудов. Причинами ССЗ являются нарушения деятельности
сердца и кровеносных сосудов. В число этих заболеваний входят ишемическая
болезнь сердца, цереброваскулярная болезнь, повышенное кровяное давление,
ревматический порок сердца, врожденный порок сердца.
На данный момент одним из наиболее прогрессивных методов лечения
данных заболеваний является кардиальная катетеризация – минимально
инвазивная процедура, выполняемая путем вставки катетерной трубки через
небольшой разрез в бедренную вену и продвижение катетера через вену в сердце.
Целью этой интервенционной процедуры является достижение определенных
мест внутри сердца и проведение обследования или лечения.
В современных роботизированных системах используются катетеры с
несколькими секциями изгиба. Они совершают движения относительно друг
друга и тем самым достигают требуемой точки. На данный момент
позиционирование кончика катетера осуществляется хирургом вручную.
Основная проблема, связанная с управлением и позиционированием
катетера, связана с перемещением катетера в нужное место и
позиционированием наконечника инструмента. Однако цель не только
достигнуть требуемого места, но и правильно сориентировать инструмент.
В настоящее время существуют алгоритмы обратной кинематики,
позволяющие осуществить автоматическое позиционирование катетера в
определенной точке. Однако они либо не способны контролировать ориентацию
кончика катетера [1–4], либо предназначены для работы с катетером, состоящим
только из одной секции изгиба [5].
В данной работе представлен алгоритм обратной кинематики, который
способен обеспечить достижение требуемой точки с учетом заданной
ориентации для катетера с несколькими секциями.
1 Обзор литературы

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Повышение работоспособности торцовых фрез с механическим креплением режущих пластин
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Решение технологических проблем при обработке литого корпуса
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка технологии изготовления деталей насос-дозатора с применением операции дорнования
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка технологии автоматической сварки под слоем флюса тавровых балок на установке Corimpex
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка алгоритмов управления дугой горящей в динамическом режиме
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Электронно-лучевая сварка термоизолированной трубы
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)