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摘要穿刺介入手术是临床医学的重要技术和发展方向。相对于传统刚性穿刺针，由柔性套管和斜尖柔性针组成的套管柔性针具有避让重要器官组织、纠正穿刺偏差的能力，能实现精确的靶向穿刺。由于套管柔性针具有灵活的弯曲特性，为了实现自动控制套管柔性针进行靶向穿刺，本文对套管柔性针穿刺受力后的弯曲变形模型及基于该弯曲模型的路径规划算法进行了研究。<br>　　基于大变形理论套管柔性针弯曲模型，通过实验的方法测定了离散长度等模型参数。与当前路径规划算法中常用的运动学模型(车轮模型)进行对比，验证力学弯曲模型的优势与准确性。进一步分析不同模型离散长度对弯曲模型的影响。通过使用不同针芯伸出套管长度的套管柔性针进行穿刺实验，建立模型离散长度与针芯伸出套管长度的函数关系。选定一系列合适的离散长度，建立力学弯曲模型函数族，作为后续路径规划研究的基础。<br>　　对套管柔性针的穿刺路径形式进行分析，选择直线和弧线的路径形式进行路径规划。提出基于力学弯曲模型的快速探索随机树算法。进一步提出查找最近函数方法，用于确定可达路径。分析套管柔性针的可达区间，进行针尖位置姿态与套管柔性针穿刺路径长度的计算。使用MATLAB对所提出的算法进行仿真，验证算法的可行性。<br>　　为了减小穿刺手术对病人的创伤，在所提出的路径规划算法基础上，使用基于余弦相似度的“寻找下一目标点”算法，提出“单入针点多靶点穿刺策略”。进一步提出“多入针点多靶点穿刺策略”。使用MATLAB对所提出的算法进行仿真，验证算法的可行性。<br>　　最终，采用镍钛合金材料加工套管柔性针，通过分析对比不同类型的人体模拟组织材料的特点，选择合适的仿生组织进行穿刺实验。对实验结果进行分析，验证所提出算法的准确性与可行性。<br>　　本文主要基于力学弯曲模型研究套管柔性针的路径规划算法。基于大变形理论套管柔性针弯曲模型得到力学弯曲模型函数族，提出基于力学弯曲模型的快速探索随机树算法、单入针点的多靶点穿刺策略和多入针点多靶点穿刺策略，并且实验验证所提出算法的有效性，为控制套管柔性针进行靶向穿刺提供理论和实验基础。