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基于数据包络分析的股骨颈手术机器人导航系统临床有效性分析被引量：3: 2014年; 目的利用数据包络分析法(data envelopment analysis,DEA)对已开发的机器人导航系统在股骨颈空心钉内固定手术中的临床有效性进行评估,为定量评估机器人导航系统的临床效率提供支持。方法该机器人导航系统利用双平面定位算法,根据两张术中透视图像计算手术路径的空间位置和方向,并应用一种新型的串并混联结构的机器人引导医生沿着计算好的手术路径完成手术操作。有机器人系统辅助和没有机器人系统辅助的临床手术被建模成决策单元(decision making units,DMU),其中应用机器人导航系统辅助的手术病例25例作为实验组,传统方式完成的25例病例作为对照组。选取C^2R模型进行DEA有效性的计算,采用对偶规划模型中的效率指数V作为判断DMU是否DEA有效的标准,V=1则DEA有效,V<1则非DEA有效。结果机器人辅助手术的效率指数V计算结果是1,传统手术的结果是0.986 338 8。依据DEA模型定义证明有机器人辅助的手术相对高效。结论基于DEA的评估证明此机器人导航系统确实可以提高临床手术效率。; 周力王豫王彬彬李晓芸冯云; 关键词：数据包络分析 DEA有效手术机器人手术导航

Kinect人体运动捕捉误差及其空间分布被引量：8: 2014年; 目的针对微软发布的体感捕捉设备Kinect开展精度测试实验,检测系统定位的位置误差及其空间分布,为基于Kinect体感交互的生物医学工程应用提供参考。方法本实验利用Kinect和高精度运动捕捉设备NDI Optotrak同时进行人体运动捕捉,并采用Kinect和NDI进行测量,结果取相对位移值进行比较。以NDI的测量数据作为真实数据的有效近似,评估Kinect的测量精度。结果本实验最终测得Kinect识别精度误差为(0.0 283±0.0 186)m,均方根误差为0.0 303 m,水平角度识别范围为51.49°。结论 Kinect的精度和稳定性在cm级,可应用于康复训练、手术室设备控制等生物医学工程领域,但对于精度要求更高的领域,如智能手术机器人的控制等,其精度和稳定性还有待提高。; 吴玮莹王豫李秦攸兴杰陈天远蒲放樊瑜波; 关键词：KINECT 自然交互手势识别

骶髂关节螺钉手术导航机器人系统设计及实验研究被引量：9: 2013年; 目的针对骶髂关节螺钉手术设计手术导航机器人系统,完成空间定位和路径导航,开展精度测试实验,检测系统定位的位置误差和角度误差。方法本文开发手术导航机器人系统,利用基于透视视觉的双平面定位算法完成空间定位,利用串并混联结构的机器人完成路径导航。使用模型骨和尸体骨共完成模拟手术实验16例,通过术前规划与术后结果图片的重叠来评价手术导航机器人的系统精度。结果本机器人系统最终测得的位置误差为(1.91±1.15)mm,角度误差为1.88°±0.915°。结论本文开发的手术导航机器人可提高手术精度和手术安全性,并减少术中透视的使用。系统的平均误差能够满足骶髂关节手术的要求,但误差的标准差较大,需在后续研究中通过算法和系统优化来改善。; 苏永刚张维军王豫; 关键词：手术机器人手术导航骶髂关节内固定

基于体感交互的骨折复位机器人控制方法实验研究被引量：8: 2016年; 将基于体感交互的控制方法引入骨折复位机器人,通过实验研究验证该方法的控制精度以及学习曲线,从而评估该方法的控制效果和学习的难易程度。利用Kinect采集操作者的手势以及手臂的运动状态作为控制参数,经计算机程序识别处理后生成机器人控制指令,从而控制机器人在模型骨上完成骨折复位操作。由6位操作者进行共计60次复位实验,得出复位精度和学习曲线数据。6位操作者的复位平均距离误差为(4.10±0.77)mm,角度误差为3.25°±1.11°。通过学习曲线分析发现,从第6次实验开始,操作所用时间显著缩短。将基于体感交互用的控制方法用于骨折复位机器人控制,不仅能够满足复位精度要求,而且操作学习时间短。该方法可为手术机器人的人机交互提供一种新的有效方法。; 苏永刚孙志彬朱罡王豫; 关键词：手术机器人骨折复位人机交互

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国家自然科学基金(61201313)