CN114587587B - 一种异物网篮钳取异物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种异物网篮钳取异物的方法，涉及医疗技术领域；所述方法包括如下步骤：对异物网篮的轮廓进行建模，得到所述异物网篮的数学模型；确定控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系；建立异物网篮钳取异物的几何关系模型；确定异物网篮钳取异物的接触力学模型；根据所述异物网篮钳取异物的几何关系模型以及所述异物网篮钳取异物的接触力学模型，确定所述异物网篮的移动距离以及所述异物网篮的张开半径。本发明提供的异物网篮钳取异物的方法，根据异物网篮以及异物、气管来确定能够将异物顺利取出时异物网篮的运动参数，从而能够避免在对异物进行钳取过程中完全凭借医生的经验进行操作，进而提高手术的准确性以及稳定性，降低风险。

Description

一种异物网篮钳取异物的方法

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，尤其涉及一种异物网篮钳取异物的方法。

背景技术

人体气管异物是生活中十分常见的呼吸道疾病，各个年龄段都会发生，尤其是儿童和老人发生频率很高，在中年人中也屡见不鲜。对于儿童而言，由于儿童生理、心理发育的特殊性，气管异物成为儿童常见危急重症。对于中老年人而言，由于不少中老年人舌面感觉功能下降，吞咽反射迟钝，造成气管异物在老年人中的发病率很高。气管异物可导致患者急性死亡或慢性不可逆性支气管肺部损伤，严重的导致突发的呼吸心跳骤停、窒息乃至死亡。

目前医生使用异物网篮钳取气管异物的手术过程中，医生将支气管镜送入支气管中，通过支气管镜前端的摄像头检查异物；然后，根据异物和气道壁之间的关系将异物网篮缓慢送入，并取出异物。

支气管镜清除异物是一个复杂的过程，目前完全凭借医生的经验进行操作，手术稳定性较差，导致风险增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中支气管异物清除手术稳定性差的问题，本发明提供一种异物网篮钳取异物的方法，该方法通过建立异物网篮钳取异物的几何关系模型以及接触力学模型，解决了现有技术中手术稳定性差的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种异物网篮钳取异物的方法，包括如下步骤：

对异物网篮的轮廓进行建模，得到所述异物网篮的数学模型；

根据所述异物网篮的数学模型，确定控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系；

根据所述控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系、异物的尺寸以及气管的尺寸，建立异物网篮钳取异物的几何关系模型；

对所述异物网篮的张开过程进行受力分析，确定异物网篮钳取异物的接触力学模型；

根据所述异物网篮钳取异物的几何关系模型以及所述异物网篮钳取异物的接触力学模型，确定所述异物网篮的移动距离以及所述异物网篮的张开半径。

可选地，所述异物网篮为螺旋形异物网篮；所述对异物网篮的轮廓进行建模包括：采用圆柱形螺旋线参数方程，建立所述异物网篮在三维坐标系xyz中的曲线方程；所述异物网篮的曲线方程f(x,y,z)为：

其中：b′为曲线f(x,y,z)的最高点；r′_w为曲线在平面xOy中投影的最大半径；α为f(x,y,z)中心与y轴之间的夹角；t为圆柱形螺旋线参数方程角度。

可选地，控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系为：

其中，L′为控制杆移动的距离；S_f为钳丝弧长；B′为异物网篮伸出的最大长度；r′_maxw为异物网篮张开的最大半径；r′_w为曲线在平面xOy中投影的最大半径。

可选地，建立异物网篮钳取异物的几何关系模型包括：

根据控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系、异物的尺寸以及气管尺寸，确定所述异物网篮张开过程中与所述异物接触的临界条件；

根据所述临界条件判断所述异物网篮张开过程中是否与所述异物的外轮廓相接触；

若判定所述异物网篮张开过程中不与所述异物的外轮廓相接触，根据所述气管半径、所述异物网篮张开的轨迹与所述异物的外轮廓相切时所述异物网篮的张开半径，确定所述异物网篮张开过程中需要向所述异物方向移动的第一距离，以及所述异物网篮回收过程中需要向所述异物方向移动的第二距离；

若判定所述异物网篮张开过程中与所述异物的外轮廓相接触，则确定所述异物网篮回收过程中需要向所述异物移动的第三距离。

可选地，所述异物网篮张开过程中与所述异物接触的临界条件为：

其中，R为气管半径；r为异物半径。

可选地，R/r≥1.75822时，所述异物网篮张开过程中需要向所述异物方向移动的第一距离为：

所述异物网篮回收过程中需要向所述异物移动的第二距离为：

其中，r₁₄为当所述异物网篮张开的轨迹与所述异物相切时，所述异物网篮的半径；R为气管半径；r₁₁为4线异物网篮接触气管和异物时的张开半径；r为异物半径；k由几何关系确定。

可选地，R/r<1.75822时，所述异物网篮回收过程中需要向所述异物移动的第三距离为：

其中，r14为当所述异物网篮张开的轨迹与所述异物相切时，所述异物网篮的半径；k由几何关系确定；R为气管半径；r为异物半径。

可选地，确定异物网篮钳取异物的接触力学模型包括：

根据所述异物网篮张开过程的受力分析，确定所述异物网篮与所述异物接触过程中，所述异物网篮的张开半径和所述异物网篮与所述异物之间接触力的关系；

根据所述异物网篮张开半径与接触力的关系，确定所述异物网篮与所述异物之间的作用力；

根据所述异物网篮位置与接触力间的关系，确定所述异物网篮与气管内壁之间的作用力，以及所述异物与所述气管内壁之间的作用力；

确定钳取异物过程中所述异物网篮与所述异物之间的接触力；

根据所述异物网篮与所述异物之间的作用力，所述异物网篮与所述气管内壁之间的作用力，所述异物与所述气管内壁之间的作用力，以及钳取异物过程中所述异物网篮与所述异物之间的接触力判断所述异物网篮在对所述异物进行钳取过程中，所述异物是否发生位移。

可选地，所述异物网篮的张开半径和所述异物网篮与所述异物之间接触力的关系为：

所述异物网篮与所述气管内壁之间的作用力为：

所述异物与所述气管内壁之间的作用力为：

钳取异物过程中所述异物网篮与所述异物之间的接触力为：

F_c＝ps((e^0.5218x+0.8867e^-0.003348x)v_in)²＞μF_4IV；

其中，F_4Ⅱ为异物网篮与异物之间的接触力；F_4Ⅰ为异物网篮与气管内壁之间的作用力；F_4Ⅳ为异物与气管内壁之间的作用力；F_c为钳取异物过程中异物网篮与异物之间的接触力；r₄₉为异物网篮张开的半径；L₁₃为R/r<1.75822时，异物网篮回收过程中需要向异物移动的第三距离；E为弹性模量；I为截面惯性力矩；G为剪切模量；I_p为极惯性矩；b为异物网篮张开半径为r₄₉时异物网篮的长度；L₃为异物网篮中心与异物中心之间的距离；μ为异物与支气管内壁之间的静摩擦系数；x气流对异物的位移；ρ为气体密度；s为异物网篮与异物接触面积；r为异物半径；v_in为入口气体流速。

可选地，还包括通过搭建实验台对所述异物网篮铅取所述异物的过程进行验证。

本发明的有益效果是：本发明提供的异物网篮钳取异物的方法，根据异物网篮以及异物、气管来确定能够将异物顺利取出时异物网篮的运动参数，从而能够避免在对异物进行钳取过程中完全凭借医生的经验进行操作，进而提高手术的准确性以及稳定性，降低风险。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明中螺旋异物网篮的数学模型示意图；

图2是本发明中4线异物网篮展开过程与异物接触的临界条件示意图一；

图3是本发明中异物网篮回收过程示意图；

图4是本发明中异物网篮铅丝变形过程示意图；

图5是本发明中异物网篮钳取异物的流程图；

图6是本发明中异物网篮铅丝与异物之间的接触力示意图；

图7是本发明中异物网篮铅丝与气管内壁之间的接触力示意图；

图8是本发明中异物网篮控制杆与张开半径的关系曲线；

图9是本发明中4线异物网篮展开过程与异物接触的临界条件示意图二。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

为了解决现有技术中支气管异物清除手术稳定性差的问题，本发明提供一种异物网篮钳取异物的方法，该方法包括如下步骤：

对异物网篮的轮廓进行建模，得到异物网篮的数学模型；

根据异物网篮的数学模型，确定控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系；

根据控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系、异物的尺寸以及气管的尺寸，建立异物网篮钳取异物的几何关系模型；

对异物网篮的张开过程进行受力分析，确定异物网篮钳取异物的接触力学模型；

根据异物网篮钳取异物的几何关系模型以及异物网篮钳取异物的接触力学模型，确定异物网篮的移动距离以及异物网篮的张开半径。

本申请中的异物网篮可以为任意结构形式的异物网篮，为便于理解，本申请以4线异物网篮为例进行说明。

为便于对支气管异物清除手术过程进行精确判断以及控制，首先根据异物网篮的结构，对异物网篮的轮廓进行数学建模，得到异物网篮的数学模型，再进一步根据得到的数学模型，确定异物网篮的控制杆移动距离与异物网篮张开半径之间的关系，以得到异物网篮绳索驱动作用与异物网篮运动的数学模型，从而可以通过控制杆的位移控制异物网篮的张开半径大小；进一步获取异物的尺寸以及气管的尺寸，建立异物网篮钳取异物的几何关系模型，进而能够根据异物的大小以及气管的大小准确控制异物网篮的张开半径，提高对异物进行钳取的准确性。

为进一步提高手术过程的稳定性，本申请进一步对异物网篮的张开过程进行受力分析，确定异物网篮钳取以为的接触力学模型，以避免在钳取过程中将异物夹碎，在提高手术过程稳定性的同时，还有利于提高安全性。

最后根据异物网篮钳取异物的几何关系模型以及异物网篮钳取异物的接触力学模型，确定能够准确稳定将异物取出时需要的异物网篮的移动距离以及异物网篮的张开半径。

本发明提供的异物网篮钳取异物的方法，根据异物网篮以及异物、气管来确定能够将异物顺利取出时异物网篮的运动参数，从而能够避免在对异物进行钳取过程中完全凭借医生的经验进行操作，进而提高手术的准确性以及稳定性，降低风险。

本申请以异物网篮为螺旋形异物网篮为例进行说明；优选对异物网篮的轮廓进行建模包括：采用圆柱形螺旋线参数方程，建立异物网篮在三维坐标系xyz中的曲线方程；参见图1所示，该异物网篮的曲线方程f(x,y,z)为：

其中：b′为曲线f(x,y,z)的最高点；r′_w为曲线在平面xOy中投影的最大半径，即异物网篮张开的半径；α为f(x,y,z)中心与y轴之间的夹角；t为圆柱形螺旋线参数方程角度。

进一步的，假设异物网篮在变化过程中，异物网篮张开半径与异物网篮的长度是成比例的，由于异物网篮张开后的铅丝弧长等于异物网篮控制杆移动的距离，得到控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系为：

其中，L′为控制杆移动的距离，mm；S_f为钳丝弧长，mm；B′为异物网篮伸出的最大长度，mm；r′_maxw为异物网篮张开的最大半径，mm。

根据控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系、异物的尺寸以及气管的尺寸，建立异物网篮钳取异物的几何关系模型包括：

根据控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系、异物的尺寸以及气管尺寸，确定异物网篮张开过程中与异物接触的临界条件；

根据临界条件判断异物网篮张开过程中是否与异物的外轮廓相接触；

若判定异物网篮张开过程中不与异物的外轮廓相接触，根据气管半径、异物网篮张开的轨迹与异物的外轮廓相切时异物网篮的张开半径，确定异物网篮张开过程中需要向异物方向移动的第一距离，以及异物网篮回收过程中需要向异物方向移动的第二距离；

若判定异物网篮张开过程中与异物的外轮廓相接触，则确定异物网篮回收过程中需要向异物移动的第三距离。

为便于理解，本申请假设异物为球形；在4线异物网篮张开过程中，确定4线异物网篮与异物接触的临界条件；具体的，以4线异物网篮被送入到异物与气管之间的最大孔隙处开始展开，4线异物网篮的铅丝不再变形，4线异物网篮铅丝之间的角度为90°；参见图2所示，当4线异物网篮最外侧的B点运动轨迹DE直线与异物的外轮廓相切时，此时异物网篮张开过程与异物的外轮廓接触并发生变形的临界值，可以得到4线异物网篮与异物接触的临界条件；具体的，异物网篮张开过程中与异物接触的临界条件为：

其中，R为气管半径，mm；r为异物半径，mm。

即，可以根据气管半径与异物半径的比值来判断4线异物网篮打开过程中是否会与异物外轮廓发生接触。

具体参见图9所示，该图中C₁₁的坐标为：

设气管内壁的在xOy坐标系下的方程为：

X²+Y²＝R²；

将C₁₁的坐标以及k的公式代入气管内壁的在xOy坐标系下的方程中，可以得到r₁₁、R、r之间的关系为：

将r₁₄的公式代入r₁₁、R、r之间的关系式中，可以得到4线异物网篮是否与异物接触的临界条件为：

其中，r₁₄为当所述异物网篮张开的轨迹与所述异物相切时，所述异物网篮的半径，mm。

即，当R/r≥1.75822时，判定4线异物网篮打开过程中不会和异物外轮廓发生接触；当R/r<1.75822时，判定4线异物网篮打开过程中会和异物外轮廓发生接触。

若判定异物网篮张开过程中不与异物的外轮廓相接触，即R/r≥1.75822时，为顺利将异物取出，需要使异物网篮在张开过程中向靠近异物的方向移动；具体的，进一步根据气管半径、异物网篮张开的轨迹与异物的外轮廓相切时异物网篮的张开半径，确定异物网篮张开过程中需要向异物方向移动的第一距离为：

参见图3所示，异物网篮回收过程中需要向异物移动的第二距离，即4线异物网篮移动L₁₇后，O₂O₅之间的距离L₂₇为：

其中，r₁₄为当所述异物网篮张开的轨迹与所述异物相切时，异物网篮的半径，mm；R为气管半径，mm；r₁₁为4线异物网篮接触气管和异物时的张开半径，mm。

其中4线异物网篮向下移动的速度v_z与4线异物网篮回收速度v_h之比为：

当R/r<1.75822时，为使得异物网篮的中心与异物的中心保持一致，异物网篮回收过程中需要向异物移动的第三距离为：

该式中各字母的含义参见上文相关内容；同时，4线异物网篮向下移动的速度v_z与4线异物网篮回收速度v_h之比为：

本申请中对异物网篮的张开过程进行受力分析，确定异物网篮钳取异物的接触力学模型包括：

根据异物网篮张开过程的受力分析，确定异物网篮与异物接触过程中，异物网篮的张开半径和异物网篮与异物之间接触力的关系；

根据异物网篮张开半径与接触力的关系，确定异物网篮与异物之间的作用力；

根据异物网篮位置与接触力间的关系，确定异物网篮与气管内壁之间的作用力，以及异物与气管内壁之间的作用力；

确定钳取异物过程中异物网篮与异物之间的接触力；

根据异物网篮与异物之间的作用力，异物网篮与气管内壁之间的作用力，异物与气管内壁之间的作用力，以及钳取异物过程中异物网篮与异物之间的接触力判断异物网篮在对异物进行钳取过程中，异物是否发生位移。

具体的，参见图4所示，异物网篮的张开半径和异物网篮与异物之间接触力的关系为：

异物网篮与气管内壁之间的作用力为：

异物与气管内壁之间的作用力为：

钳取异物过程中异物网篮与异物之间的接触力为：

F_c＝ps((e^0.5218x+0.8867e^-0.003348x)v_in)²＞μF_4IV；

其中，F_4Ⅱ为异物网篮与异物之间的接触力；F_4Ⅰ为异物网篮与气管内壁之间的作用力；F_4Ⅳ为异物与气管内壁之间的作用力；F_c为钳取异物过程中异物网篮与异物之间的接触力；r₄₉为异物网篮张开的半径，mm；E为弹性模量，Pa；I为截面惯性力矩，m⁴；G为剪切模量，Pa；I_p为极惯性矩，m；b为异物网篮张开半径为r₄₉时异物网篮的长度，mm；L₃为异物网篮中心与异物中心之间的距离；r₀₉为异物网篮张开的半径；μ为异物与支气管内壁之间的静摩擦系数；x为气流对异物的位移；ρ为气体密度；s为异物网篮与异物的接触面积；v_in为入口气体流速，m/s。

具体的，根据计算结果，若Fc大于μF_4Ⅳ，则判定对异物夹取过程中会将异物夹碎或使异物移位，导致无法准确对异物进行钳取，可以移动异物网篮或更换异物网篮后再进行判断；相反，如果若Fc小于μF_4Ⅳ，则判定异物网篮在当前位置以及当前张开半径的情况下，能够对异物进行钳取。

此外，还可根据F_4Ⅰ判断对异物夹取过程中是否会对气管内壁造成损伤，具体判断标准可根据实际情况进行设定。

为进一步提高安全性以及稳定性，本申请提供的异物网篮钳取异物的方法还包括通过搭建实验台对异物网篮铅取异物的过程进行验证。

综上，参见图5所示，本申请提供的异物网篮钳取异物的方法包括如下步骤：

S1：对异物网篮的轮廓进行建模，得到异物网篮的数学模型；

S2：根据异物网篮的数学模型，确定控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系；

S3：根据控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系、异物的尺寸以及气管尺寸，确定异物网篮张开过程中与异物接触的临界条件；

S4：根据临界条件判断异物网篮张开过程中是否与异物的外轮廓相接触；若判定不接触，进入步骤S5，否则进入步骤S6；

S5：根据气管半径、异物网篮张开的轨迹与异物的外轮廓相切时异物网篮的张开半径，确定异物网篮张开过程中需要向异物方向移动的第一距离，以及异物网篮回收过程中需要向异物方向移动的第二距离，并进入步骤S7；

S6：确定异物网篮回收过程中需要向异物移动的第三距离，进入步骤S7；

S7：对异物网篮的张开过程进行受力分析，确定异物网篮钳取异物的接触力学模型；

S8：根据异物网篮钳取异物的接触力学模型，判断钳取异物过程中异物是否会发生移位；若判定移位，则进入步骤S9，否则进入步骤S10；

S9：移动异物网篮，或更换异物网篮；

S10：判定异物网篮在当前位置以及当前张开半径的情况下，能够对异物进行钳取；

S11：搭建实验台对异物网篮铅取异物的过程进行验证。

为便于理解，本申请提供一种异物网篮钳取异物的仿真试验方法，具体过程如下：

S1：指定气管材料属性，搭建以Mooney-Rivlin模型的应变能密度函数为基础的模拟超弹性材料的本构模型；

采用本构方程构建气管的材料属性，本构关系从标量应变能函数W导出，应变能函数W是变形量的函数；Monney-Rivilin模型的应变能密度函数为：

W＝W(I₁，I₂，I₃)

其中，I1、I2、I3为常量；λ1、λ2、λ3是C的特征值，也称为主拉伸；J是材料体积与未变形材料体积的比值；

S2：异物网篮材料选用镍钛合金材料，使用ANSYS Workbench中记忆合金材料模块，采用镍钛合金参数对异物网篮赋予材料属性；

S3：使用ANSYS Workbench模块，参见图6、图7所示，获得4线异物网篮钳丝与异物之间的接触力以及异物网篮钳丝与气管组织之间的接触力数据；通过指定异物大小，进行4线异物网篮张开过程的数值模拟，提取受力数据，绘制仿真曲线；并将给定的仿真参数代入力学模型中，得到理论曲线；通过对比仿真曲线和数值曲线验证力学模型；

具体的，在有限元分析软件ANSYS Workbench中对气管有限元分析模型进行相关的材料参数赋予，并利用Mooney-Rivilin模型对气管模型进行材料赋予；通过指定异物大小，对4线异物网篮钳取异物过程的数值模拟，提取4线异物网篮张开过程中4线异物网篮钳丝与异物、4线异物网篮钳丝与气管接触力的仿真数值，绘制仿真曲线；将仿真参数代入到接触力学模型公式中，绘制理论曲线；通过对比可知4线异物网篮与异物接触的理论曲线与仿真曲线有相同的趋势，并且趋势符合异物网篮钳取异物过程中的受力过程。

S4：异物网篮选择4线螺旋形异物网篮，型号为FG-51D；通过搭建实验台对绳索驱动作用下异物网篮、异物网篮钳取异物数学模型进行验证；

具体的，选择型号为FG-51D的4线螺旋形异物网篮，最大张开半径rmaxw为9mm，张开最大直径时，异物网篮的长度B为35mm，代入套管移动与螺旋形异物网篮张开半径的关系式中，得到异物网篮控制杆移动距离与异物网篮张开半径之间关系，并绘制理论曲线，参见图8所示；通过测量型号为FG-51D的4线螺旋形异物网篮控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系，并绘制关系曲线；对比曲线图可验证套管移动与螺旋形异物网篮张开半径的关系式的正确性。

选择异物半径为4mm，将各个参数代入并进行计算，得到异物网篮需要张开的半径为5.3mm才能将异物包裹；控制杆移动的距离为19.26mm；异物网篮需要向异物移动距离4.36mm；异物网篮控制柄与异物网篮向异物移动的速度之比为7.9；转速设置为20r/min，可以得到控制杆移动的速度为30mm/s，丝杠滑台电机的转速为142r/min。通过数据的验证，异物网篮可以将半径为4mm的异物进行钳取。通过对4线异物网篮钳取异物的实验研究，根据绳索驱动作用与异物网篮运动参数的映射关系以及异物网篮钳取异物数学模型，4线异物网篮可以成功钳取异物。

本发明提供的异物网篮钳取异物的方法，给出了确定控制杆移动与螺旋形异物网篮张开半径的关系、建立异物网篮钳取异物几何关系模型、接触力学模型以及进行异物网篮钳取异物仿真和实验过程，解决了异物网篮钳取异物过程中存在的手术时间长、手术效率低等问题，为临床上提供相应的理论基础。本发明可以避免人工手术存在的不稳定与不确定性，还可以为后续异物网篮自动化钳取异物提供理论依据。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种异物网篮钳取异物的方法，其特征在于，包括如下步骤：

对异物网篮的轮廓进行建模，得到所述异物网篮的数学模型；

根据所述异物网篮的数学模型，确定控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系；

根据所述控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系、异物的尺寸以及气管的尺寸，建立异物网篮钳取异物的几何关系模型；

对所述异物网篮的张开过程进行受力分析，确定异物网篮钳取异物的接触力学模型；

根据所述异物网篮钳取异物的几何关系模型以及所述异物网篮钳取异物的接触力学模型，确定所述异物网篮的移动距离以及所述异物网篮的张开半径；

建立异物网篮钳取异物的几何关系模型包括：

根据控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系、异物的尺寸以及气管尺寸，确定所述异物网篮张开过程中与所述异物接触的临界条件；

根据所述临界条件判断所述异物网篮张开过程中是否与所述异物的外轮廓相接触；

若判定所述异物网篮张开过程中不与所述异物的外轮廓相接触，根据所述气管半径、所述异物网篮张开的轨迹与所述异物的外轮廓相切时所述异物网篮的张开半径，确定所述异物网篮张开过程中需要向所述异物方向移动的第一距离，以及所述异物网篮回收过程中需要向所述异物方向移动的第二距离；

若判定所述异物网篮张开过程中与所述异物的外轮廓相接触，则确定所述异物网篮回收过程中需要向所述异物移动的第三距离。

2.如权利要求1所述的异物网篮钳取异物的方法，其特征在于，所述异物网篮为螺旋形异物网篮；所述对异物网篮的轮廓进行建模包括：采用圆柱形螺旋线参数方程，建立所述异物网篮在三维坐标系xyz中的曲线方程；所述异物网篮的曲线方程f(x,y,z)为：

其中：b′为曲线f(x,y,z)的最高点；r′_w为曲线在平面xOy中投影的最大半径；α为f(x,y,z)中心与y轴之间的夹角；t为圆柱形螺旋线参数方程角度。

3.如权利要求1所述的异物网篮钳取异物的方法，其特征在于，控制杆移动距离与异物网篮张开半径的关系为：

其中，L′为控制杆移动的距离；S_f为钳丝弧长；B′为异物网篮伸出的最大长度；r′_maxw为异物网篮张开的最大半径；r′_w为曲线在平面xOy中投影的最大半径。

4.如权利要求1所述的异物网篮钳取异物的方法，其特征在于，所述异物网篮张开过程中与所述异物接触的临界条件为：

其中，R为气管半径；r为异物半径。

5.如权利要求4所述的异物网篮钳取异物的方法，其特征在于，R/r≥1.75822时，所述异物网篮张开过程中需要向所述异物方向移动的第一距离为：

所述异物网篮回收过程中需要向所述异物移动的第二距离为：

其中，r₁₄为当所述异物网篮张开的轨迹与所述异物相切时，所述异物网篮的半径；R为气管半径；r₁₁为4线异物网篮接触气管和异物时的张开半径；r为异物半径；k由几何关系确定。

6.如权利要求4所述的异物网篮钳取异物的方法，其特征在于，R/r<1.75822时，所述异物网篮回收过程中需要向所述异物移动的第三距离为：

其中，r₁₄为当所述异物网篮张开的轨迹与所述异物相切时，所述异物网篮的半径；k由几何关系确定；R为气管半径；r为异物半径。

7.如权利要求1所述的异物网篮钳取异物的方法，其特征在于，确定异物网篮钳取异物的接触力学模型包括：

根据所述异物网篮张开过程的受力分析，确定所述异物网篮与所述异物接触过程中，所述异物网篮的张开半径和所述异物网篮与所述异物之间接触力的关系；

根据所述异物网篮张开半径与接触力的关系，确定所述异物网篮与所述异物之间的作用力；

根据所述异物网篮位置与接触力间的关系，确定所述异物网篮与气管内壁之间的作用力，以及所述异物与所述气管内壁之间的作用力；

确定钳取异物过程中所述异物网篮与所述异物之间的接触力；

根据所述异物网篮与所述异物之间的作用力，所述异物网篮与所述气管内壁之间的作用力，所述异物与所述气管内壁之间的作用力，以及钳取异物过程中所述异物网篮与所述异物之间的接触力判断所述异物网篮在对所述异物进行钳取过程中，所述异物是否发生位移。

8.如权利要求7所述的异物网篮钳取异物的方法，其特征在于，所述异物网篮的张开半径和所述异物网篮与所述异物之间接触力的关系为：

所述异物网篮与所述气管内壁之间的作用力为：

所述异物与所述气管内壁之间的作用力为：

钳取异物过程中所述异物网篮与所述异物之间的接触力为：

F_C＝ρs((e^0.5218x+0.8867e^-0.003348x)v_in)²＞μF_4IV；

其中，F_4Ⅱ为异物网篮与异物之间的接触力；F_4Ⅰ为异物网篮与气管内壁之间的作用力；F_4Ⅳ为异物与气管内壁之间的作用力；F_c为钳取异物过程中异物网篮与异物之间的接触力；r₄₉为四线异物网篮张开的半径；L₁₃为R/r<1.75822时，异物网篮回收过程中需要向异物移动的第三距离；E为弹性模量；I为截面惯性力矩；G为剪切模量；I_p为极惯性矩；b为异物网篮张开半径为r₄₉时异物网篮的长度；L₃为异物网篮中心与异物中心之间的距离；μ为异物与支气管内壁之间的静摩擦系数；x为气流对异物的位移；ρ为气体密度；s为异物网篮与异物接触面积；r为异物半径；v_in为入口气体流速。

9.如权利要求1所述的异物网篮钳取异物的方法，其特征在于，还包括通过搭建实验台对所述异物网篮铅取所述异物的过程进行验证。

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