عنوان

بهینه‌سازی مسیر و پشتیبانی تصمیم برای کاتتر

Number

‭۱۲۶۱۶پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

بهینه‌سازی مسیر و پشتیبانی تصمیم برای کاتتر

First Statement of Responsibility

/سیمین ملکی‌بالاجو

Name of Publisher, Distributor, etc.

: دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۸۰‬ص‬

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

در رشته مهندسی برق گرایش کنترل-سیستم

Date of degree

‮‭۱۳۹۲/۱۱/۲۵‬

Body granting the degree

دانشگاه تبریز

Text of Note

امروزه عمل‌های جراحی با حداقل تهاجم ، با توجه به پیشرفت در روش‌های تصویر برداری پزشکی، کاربرد بسیار گسترده‌ای یافته است .از اینرو مورد توجه پزشکان قرار گرفته و در بیش‌تر موارد بجای روش‌های مرسوم جراحی باز مورد استفاده قرار می‌گیرند .در این نوع از اعمال جراحی، از یک ابزار لاپاراسکوپی برای رسیدن به اندام هدف استفاده می‌شود .این وسیله در داخل مجراهای طبیعی بدن قرار می‌گیرد و عموما یک سیستم کنترل از راه دور، جراح را در فرآیند کنترل وسیله برای هدایت خودکار یاری می‌کند .در مقایسه با روش‌های معمول جراحی باز، جراحی با حداقل آسیب، امکان دسترسی به قسمت‌های داخلی بدن را از طریق ایجاد زخم و جراحت کوچک فرآهم می‌کند و انجام یک جراحی بدون نیاز به بیهوشی عمومی با کمترین خطر برای بیمار را ممکن می‌سازد .استفاده از این روش جراحی، کاهش عواقب و عوارض جراحی، کاهش مدت زمان ترمیم جراحت و کوتاهی زمان بهبود بیمار را در پی دارد .موارد مذکور از مهم‌ترین دلایل برای گرایش پزشکان به این نوع جراحی‌ها می‌باشد .در روش حداقل تهاجم، به علت انجام جراحی بدون حضور مستقیم دست از طریق شکاف‌ها و مجراهای کوچک محدودیت‌هایی از قبیل کاهش چالاکی و چابکی و عدم بهره‌گیری مستقیم از حس‌های لامسه و بینایی وجود دارد .این محدودیت‌ها جراح را در موضع‌گیری و هدایت دقیق ابزار برای رسیدن به بافت هدف دچار مشکل می‌کند .اما خوشبختانه پیشرفت تکنولوژی‌های کامپیوتری توانسته به کاهش این محدودیت‌ها کمک شایانی نماید .بسیاری از جراحی‌های کم تهاجم ، نیازمند هدایت ابزار جراحی از قبیل کاتترها ، سوزن‌ها یا میل‌های جراحی انعطاف‌پذیر برای دسترسی به هدف در یک ساختار آناتومیکی بدن می‌باشند .تصویربرداری‌های ‮‭CT/MRI‬ پیش از جراحی و حتی در حین عمل، اینگونه مداخلات را هدایت کرده و کمک می‌کنند تا از موانع موجود پرهیز شود .موانع بیانگر بافت‌های حسی، اعصاب، دیواره‌های بافتی، شاهرگ‌ها و استخوان‌ها می‌باشند که نمی‌توانند مورد آسیب قرار گیرند .باید توجه شود هرگونه قرارگیری نابجای ابزارهای پزشکی ادامه چکیده می‌تواند منجر به عواقب پزشکی خاصی گردد .بنابراین نیاز است در انجام مداخلات مسیر ایمنی پیش از جراحی انتخاب شود تا بتواند ریسک هر خطری را بر روی بیمار کاهش دهد .از اینرو بکارگیری یک روش طرح‌ریزی مسیر مناسب در یک محیط شبیه‌سازی شده از فضای قرارگیری ابزار جراحی با توجه به محدودیت‌های سینماتیکی- دینامیکی مکانیک وسیله پیش از جراحی می‌تواند با پیشنهاد یک مسیر بهینه‌ی جراحی، بصورت موثری فرآیند جراحی را تسهیل کرده و میزان ریسک خطر را برای بیمار کاهش دهد .در این پایان نامه نیز با انجام تحقیق و بررسی درباره‌ی نحوه‌ی بهینه‌سازی مسیر و پشتیبانی تصمیم برای کاتتر- بطور اختصاصی جهت استفاده در کاتترازیسیون قلبی- به این مهم پرداخته شده است .کاتترها از جمله ابزارهای جراحی کم تهاجم با کاربرد ویژه در مداخلات عروقی برای جراحی‌های قلبی می‌باشند .در واقع کاتترها جزو کلاس خاصی از سیستم‌های رباتیکی تحت عنوان ربات‌های انعطاف‌پذیر طبقه‌بندی می‌شوند .برنامه‌ریزی حرکتی برای ربات‌های انعطاف‌پذیر با چالش‌های زیادی روبروست .اینگونه ربات‌ها جزو سیستم‌های زیر تحریک محسوب می‌گردند و رویت‌پذیری بسیار نامطلوبی دارند .بدین معنا که هرگز نمی‌توان تمام درجات آزادی آن‌ها را تحریک نمود و یا از تمام درجات آزادی اطلاعات سنسوری دریافت نمود .در ایجاد الگوریتم‌های طرح‌ریزی حرکت نیازمند این هستیم که بتوان بر اساس معادلات حالت تعریفی از تمام فضای پیکربندی داشته باشیم و یا قادر باشیم ویژگی‌های فیزیکی و محدودیت‌های مکانیکی ربات را مدل کنیم .از آنجایی که تمام فضای پیکربندی کاتتر به عنوان یک ربات انعطاف‌پذیر قابل تعیین و تعریف نمی‌باشد، برای طرح‌ریزی باید ویژگی‌ها و محدودیت‌های کاتتر مدل شود .از اینرو در برنامه‌ریزی حرکتی ابتدا نحوه‌ی مدل‌سازی حرکت و هدایت کاتتر و مسیرهای معادل ورودی‌های حرکت در تکنیک‌های دخول کاتتر مورد بررسی قرار گرفت و سپس با بهره‌گیری از روش طرح‌ریزی مسیر درخت کاوش تصادفی سریع و اتخاذ چند استراتژی خاص مختلف در رشد و نمو درخت و بکارگیری روش بیزیر جهت هموارسازی مسیر، یک طرح‌ریز مسیر پیوسته و هموار سراسری ارائه گردیده و استراتژی‌های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است .در نهایت نیز به علت تصادفی بودن ماهیت الگوریتم، بهترین مسیر مطابق با معیارهای بهینه تعیین شده است .طرح‌ریز مسیر درخت کاوش‌تصادفی سریع به عنوان روش برنامه‌ریزی حرکتی مبتنی بر نمونه‌برداری قادر است مسائل پیچیده با درجات آزادی بیشمار را حل کند .در این روش امکان غلبه بر محدودیت‌های سینماتیکی و مکانیکی و فضای کاری در طرح‌ریزی وجود دارد .لازم بذکر است پیشنهاد استراتژی‌های خاص مختلف در رشد و نمو درخت نیز، به منظور بهبود و بهینه‌سازی کارآیی الگوریتم طرح‌ریزی مسیر برای کاتتر جهت استفاده در کاتترازیسیون قلبی، از لحاظ هزینه‌های محاسباتی، زمانی و همگرایی به پاسخ بوده است

Text of Note

surgical or during the surgery to help the guidance of operation tools in order not to encounter any obstacles. We consider obstacles as tissues, neurons, septum and bones which shouldnt be damaged during the surgery. So, it is essential to find a secure path before surgery in the hope that it can lessen its risk. Therefore, we can make the surgerys risk less by using a proper path planning approach which is defined in well simulated space work with considering all static and dynamic limitations before the surgery. In this work, we try to improve the path planning approaches to be able to optimize the path planning and decision supports for catheters especially in cardiac catheterization. Catheters are special surgical tools in minimally invasive ones with special usage in Cardiac surgery. In the creation of motion planning algorithms, we require that the configuration space be defined by state equations in order to be able to model the robot's physical and mechanical limitations. Since all of the configuration space of catheter as a flexible robot cannot be determined and is not defined, the features and limitations of the catheter should be modeled for planning. Hence in motion planning, we first examined how to model the movement and guidance of the catheter and the equivalent paths input motions in intercourse techniques. Then a general continuous and smooth path planning is suggested by utilizing a rapidly exploring random tree path planning method, adoption of a specific strategy for the growth and extent of trees and utilizing Bezier method for path smoothing. After that all the strategies are evaluated. Finally, due to the random nature of the algorithm, the best path was determined according to optimum criteria. Rapidly exploring random tree path planning method as sampling based algorithms is able to solve complex problems with many degrees of freedom. This method makes it possible to overcome the mechanical limitations and workspace constraints in planning. It should be noted that proposed specific strategies for the growth and extent of trees is to improve and optimize the path planning algorithm for catheters which is used in cardiac catheterization in terms of computational costs and convergence -Nowadays minimally invasive surgery, due to advances in medical imaging modalities has found wide application. Hence this technique has been considered by physicians and they tried to apply that instead of old conventional open surgery. In this type of surgery, a laparoscopic instrument is used to reach the target organ. The device is placed inside the bodys natural channels and generally a robotic system with remote control helps operate in automatic guidance. In compare to conventional open surgery methods, the use of minimally invasive surgery provides an opportunity to have an access to inner parts of human body with minimally lesions, surgery with minimally risk, no needs for any general anesthesia in most of the cases and reducing the time of rehabilitation. These advantageous are the most important reasons for physicians tendency to use this kind of surgery. As surgery in minimally invasive methods is done without the use of hands and through slits and small channels, it causes different restrictions such as lessen the speed and velocity and not able to use vision sense directly. So, these restrictions cause some problem to surgeon to control and navigate the probe properly to reach the target tissue. However, developments in computer technology are able to face and solve these limitations. Most of minimally invasive surgeries need the operation tools such as catheters and flexible needles to be conducted in order to reach an anatomical organ in the body. Medical Imaging like CT and MRI is acquired as pre

ملکی‌بالاجو، سیمین

خان‌محمدی، سهراب، استاد راهنما

ریخته‌گر غیاثی، امیر، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی