血管介入治疗导丝推进力与血管阻塞体强度及长度特征关系试验研究
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摘要：针对血管中阻塞体强度及长度的特征测量复杂、精度低、不能实时获取问题，提出根据导丝在血管中推进力信号的变化判断阻塞体强度及长度的试验方法。搭建导丝位置实时反馈及力信号采集的机械辅助血管介入治疗装置，采用不同浓度的凝胶模拟血管阻塞物，利用力反馈信号，从穿刺力和阻塞体内运动段输送阻力斜率分析阻塞物强度对直头导丝输送的影响。试验结果表明，导丝穿刺力与明胶溶液浓度呈现高度线性相关，阻塞物强度越高对导丝输送运动的阻滞作用越明显，且基于输送阻力刺入、刺出尖峰力信号推算的阻塞体长度与阻塞体实际长度基本一致，相对误差低于5%。实验结果显示该装置应用临床治疗有一定的可行性。
关键词：血管阻塞;机械辅助血管介入治疗;力信号;强度及长度
中图分类号：Q936 文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2019）07-0031-06
收稿日期：2017-07-12;收到修改稿日期：2017-11-09
作者簡介：周兆熊（1968-），男，上海市人，副教授，博士，主要研究方向为动脉硬化的病理生理学机制、分子影像学诊断和靶向治疗。
0 引言
微创外科手术[1]的出现为医学领域翻开新的篇章。血管介入治疗是微创外科的一个新方向，其具有出血少、创伤小、并发症少、安全可靠、术后恢复快等优点[2]。传统血管介入治疗手术是通过医师的手指触觉来感知，缺乏精确的力的反馈，其操作精度低。精确的力反馈信号能支撑医生对组织状况做出准确判断，从而提高手术的成功率。
近年来，国内外在导丝输送力信号方面的研究主要有：南京航空航天大学的冯安祥[3]采用球包围盒的碰撞算法，建立了力反馈计算模型，具有一定的实时性和精度。上海交通大学的盛国栋[4]基于3DS MAX的建模及力触觉渲染引擎CHAI 3D进行仿真，来模拟脊柱手术平台。上海交通大学的王丽娟[5]采用基于PI参数自整定与阻抗控制相结合的控制策略对系统进行力反馈控制。Lenoir[6]等建立血管模型，通过有限元法对模型的力信号进行了精确的计算。然而以上研究并没有对算法及系统进行验证，仅在理论上证明可行。
哈尔滨工业大学的付宜利[7]教授认为力反馈主要有直接反馈和感知替代两种方法。Christopher J.Payne等[8]通过研究表明力反馈系统减少了模拟...
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