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!

    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    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
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Решение технологических проблем при обработке литого корпуса
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Повышение работоспособности торцовых фрез с механическим креплением режущих пластин
    📅 2020год
    🏢 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)