【技术实现步骤摘要】
一种超声手术刀刀杆纵向振动频率的校准方法及系统
本专利技术涉及超声手术刀领域，特别是涉及一种超声手术刀刀杆纵向振动频率的校准方法及系统。
技术介绍
超声手术刀通过高频、大振幅的振动快速切开生物组织，具有无烟操作、切割效率高、微创、副作用小、术后康复快等特点，这对减少患者的痛楚具有重要的意义。超声手术刀已被广泛应用于普通外科、心脏外科、胸腔外科、头颈外科等几乎所有手术领域，大量的医疗实例表明超声手术刀具有重要的应用价值。在超声手术刀加工制造的过程中，由于材料性能的差异、加工装配误差等原因，会使超声手术刀刀杆的纵向振动频率发生改变，其纵向振动频率会偏离设计值，这样超声手术刀刀杆的纵向振动频率就不能满足设计要求，无法与动力系统的振动频率相匹配，从而使超声手术刀无法在规定的频率下振动，使得超声手术刀切削性能降低甚至不能实现切割止血功能。超声手术刀的材料为医用钛合金，价格昂贵，对于无法满足设计要求的超声手术刀刀杆，若没有精确校准其纵向振动频率的有效方法，就只能报废，这样就会造成制造成本的增加和材料的浪费。因此，探寻有效的超声手...
【技术保护点】
1.一种超声手术刀刀杆纵向振动频率的校准方法，其特征在于，包括：/n创建待校准超声手术刀刀杆的有限元仿真模型；/n对所述有限元仿真模型进行模态分析，得到多阶纵向振动模态；/n从所述多阶纵向振动模态选取振动频率与目标频率范围最接近的纵向振动模态作为目标模态；/n获取所述有限元仿真模型在所述目标模态下轴向各位置处的径向振动位移；/n确定所述径向振动位移的多个波腹位置；/n从多个所述波腹位置中选取待校准位置，并改变所述待校准位置处的轴段尺寸直到所述有限元仿真模型的固有频率在所述目标频率范围内；所述轴段尺寸包括轴段直径和轴段长度。/n
【技术特征摘要】
1.一种超声手术刀刀杆纵向振动频率的校准方法，其特征在于，包括：
创建待校准超声手术刀刀杆的有限元仿真模型；
对所述有限元仿真模型进行模态分析，得到多阶纵向振动模态；
从所述多阶纵向振动模态选取振动频率与目标频率范围最接近的纵向振动模态作为目标模态；
获取所述有限元仿真模型在所述目标模态下轴向各位置处的径向振动位移；
确定所述径向振动位移的多个波腹位置；
从多个所述波腹位置中选取待校准位置，并改变所述待校准位置处的轴段尺寸直到所述有限元仿真模型的固有频率在所述目标频率范围内；所述轴段尺寸包括轴段直径和轴段长度。
2.根据权利要求1所述的超声手术刀刀杆纵向振动频率的校准方法，其特征在于，所述从多个所述波腹位置中选取待校准位置，并改变所述待校准位置处的轴段尺寸直到所述有限元仿真模型的固有频率在所述目标频率范围内，具体包括：
从多个所述波腹位置中初始化待校准位置，并确定所述目标波腹处的待校准轴段的轴段长度以及所述待校准轴段的轴段直径；所述待校准轴段的中心为所述目标波腹位置；
在所述待校准位置处，按照所述轴段长度和所述轴段直径调整所述待校准超声手术刀刀杆，得到校准后的超声手术刀刀杆；
提取所述校准后的超声手术刀刀杆的有限元仿真模型的固有频率；
判断所述固有频率是否在所述目标频率范围内，得到判断结果；
若所述判断结果表示否，则更新所述待校准位置、所述轴段长度和所述轴段直径，返回步骤“在所述待校准位置处，按照所述轴段长度和所述轴段直径调整所述待校准超声手术刀刀杆，得到校准后的超声手术刀刀杆”；
若所述判断结果表示是，则完成校准。
3.根据权利要求1所述的超声手术刀刀杆纵向振动频率的校准方法，其特征在于，所述获取所述有限元仿真模型在所述目标模态下轴向各位置处的径向振动位移，具体包括：
沿所述有限元仿真模型的轴向建立一条网格节点路径；
获取所述有限元仿真模型在所述目标模态下各网格节点处的径向振动位移。
4.根据权利要求1所述的超声手术刀刀杆纵向振动频率的校准方法，其特征在于，所述创建待校准超声手术刀刀杆的有限元仿真模型，具体包括：
在三维造型软件中建立所述待校准超声手术刀刀杆的三维模型；
将所述三维模型导入有限元仿真软件中得到所述有限元仿真模型。
5.一种超声手术刀刀杆纵向振动频率的校准系统，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵威，杨吟飞，曹峰，李亮，何宁，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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