孙春生，刘子豪，魏鹏鹏，张勤河，张洪才

（ 山东大学机械工程学院，高效洁净机械制造教育部重点试验室，机械工程国家级实验教学示范中心，山东济南250061 ）

活检穿刺是临床医学中的一个重要环节，广泛应用于前列腺癌和乳腺癌的诊断和治疗，和传统的手术取样相比，具有微创性、术后并发症少、恢复期短及费用较低等优点[1-3]，是临床上诊断一些肿瘤的首选方法，但也存在取样量较少、取样精度不足等问题。 造成上述问题的主要原因有两个[4-5]：一是组织内的纤维结缔组织及筋膜等对活检针的阻力过大和不均衡，造成活检针弯曲变形，偏离了预定的方向；二是在穿刺过程中，活检针对目标组织的作用力使组织发生形变，靶组织随之移动。 因此，力是导致取样路径偏移、 造成取样精度不足的根本原因，如果减小组织与活检针之间的摩擦力，就可有效地提高活检取样的准确度。

为了减小穿刺过程中的摩擦力、提高活检取样的精度，国内外学者进行了大量的研究，并建立了多个摩擦模型。 Haessig 等[6]将活检针与组织的接触表面看作是众多弹性鬃毛之间的接触，从微观层面上描述了接触面间接触点的接触状态，建立了鬃毛模型，该模型虽然体现了微观摩擦的随机性，但其计算复杂，耗时较长。 Goodwin 等[7]提出了 LuGre 模型，该模型借鉴了鬃毛模型的思想，是一种基于鬃毛平均变形来建模的模型， 可反映Stribeck 效应和描述摩擦滞后现象。 Kobayashi 等[8]提出了一种用于穿刺仿真的摩擦力模型，以此研究了低穿刺速度时的摩擦现象，并设计实验验证了该模型的正确性。……