[发明专利]一种基于有限元的前列腺穿刺针旋转进针方法

权利要求书

1.一种基于有限元的前列腺穿刺针旋转进针方法，其特征在于,包括以下步骤：

S1、构建穿刺针和前列腺组织的有限元模型；

S2、对穿刺针和前列腺组织的有限元模型赋予相应属性；

S3、将穿刺针的有限元模型与前列腺组织的有限元模型进行装配；

S4、模拟穿刺进针，设置相应的分析步操作，控制穿刺针与前列腺组织的耦合时间；

S5、在穿刺进针耦合的过程中，对穿刺针和前列腺组织之间的接触面进行配置，并在穿刺针的尾端施加直线进针的载荷约束和旋转进针的载荷约束；

S6、将穿刺针的有限元模型和前列腺组织的有限元模型进行网格划分；

S7、对前列腺组织穿刺进针耦合的过程进行有限元分析。

2.根据权利要求1所述的一种基于有限元的前列腺穿刺针旋转进针方法，其特征在于，

所述穿刺针的有限元模型的构建方法为：构建空心圆柱，对空心圆柱作为穿刺针顶端的一端进行切削放样，切削放样的倾斜角为20°，在空心圆柱作为穿刺针尾端的一端设置参考点；

所述前列腺组织的有限元模型的构建方法为：构建类长方体模型作为前列腺组织，并在类长体模型的表面对穿刺针的穿刺进入区域进行特征表述，所述特征表述为用特征线条框定穿刺针的穿刺进入区域，用特征点表示穿刺进入区域的中心点。

3.根据权利要求1所述的一种基于有限元的前列腺穿刺针旋转进针方法，其特征在于，所述步骤S2中的相应属性包括密度、杨氏模量和泊松比。

4.根据权利要求1所述的一种基于有限元的前列腺穿刺针旋转进针方法，其特征在于，所述步骤S4中在设置相应的分析步骤操作时确定穿刺针与前列腺组织相互接触时的质量缩放系数和时间缩放系数。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于有限元的前列腺穿刺针旋转进针方法，其特征在于，所述步骤S4中对穿刺进针的过程中的时间增量和最大增量步不做限制。

6.根据权利要求1所述的一种基于有限元的前列腺穿刺针旋转进针方法，其特征在于，所述步骤S5中对穿刺针和前列腺组织之间的接触面进行配置具体包括：

在接触面的切向方向上采用罚函数去拟合切向摩擦过程，在接触面的法向方向上设置为硬接触。

7.根据权利要求1所述的一种基于有限元的前列腺穿刺针旋转进针方法，其特征在于，所述步骤S6中，对穿刺针的有限元模型进行网格划分时穿刺针顶端的划分密度大于穿刺针其余部位的划分密度；对前列腺组织的有限元模型进行网格划分时穿刺针穿刺进入区域的划分密度大于前列腺组织其余部位的划分密度。

8.根据权利要求1所述的一种基于有限元的前列腺穿刺针旋转进针方法，其特征在于，所述步骤S7中对前列腺组织穿刺进针耦合的过程进行有限元分析之前需对步骤S1～S6中的数据进行封包处理，并进行数据审查，确保数据审查无误后才能进行有限元分析。