仪器仪表学报

作者：张来喜，文伟韬，孟文强，徐丰羽，马凯威

单位：张来喜,1. 兰州理工大学机电工程学院,,文伟韬,1. 兰州理工大学机电工程学院,,孟文强,1. 兰州理工大学机电工程学院,,徐丰羽,2. 南京邮电大学自动化学院,,马凯威,2. 南京邮电大学自动化学院,

关键词：仿肺软体驱动器;逆向建模;呼吸运动;变形控制

基金：国家自然科学基金(52265013)项目资助

放射治疗是肺癌治疗的重要手段,然而肺部肿瘤随呼吸运动产生的空间运动,对精准放疗提出了挑战。针对目前精准放射治疗中图像引导带来的对健康组织的额外辐射剂量问题,本文提出一种利用仿肺软体驱动器体外模拟肺的呼吸变形运动,通过建模预测肺部肿瘤运动的思路,从而减少患者接受额外辐射剂量,实现精准并安全的放射治疗。首先利用CT图像精准完成肺部的外形还原,然后得到的肺部随呼吸的变形运动规律。在此基础上,设计了肺部空腔的形态,并通过变形仿真验证了结构设计的合理性,据此制作了仿肺软体驱动器样机。最后,通过给予离散化的周期性气压来模拟实际的呼吸状态对样机进行了测试。实验结果表明:所设计仿肺软体驱动器可以按预期完成呼吸变形模拟,最大气压为45kPa,最大轴向位移为5.9mm,最大径向位移为3.4mm。仿肺软体驱动器具有良好的呼吸运动变形模拟效果,可以为肺部肿瘤精准安全放射治疗提供借鉴。

来源：2024年第7期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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