微创介入治疗技术是近年来迅速发展起来的一门崭新的医疗技术,被广泛应用于活体组织病理检查、器官药物定向投送等。穿刺治疗在微创手术中占有重要的位置,然而传统手术的穿刺刚性针,受限于针体特性,只能进行直线穿刺,对于很多复杂的手术无法实施。本文采用镍钛合金特制的斜尖可控柔性针(简称“柔性针”)进行穿刺。柔性针具有一定的柔性,利用进针时组织对针尖斜面的侧向作用力使针体产生弯曲,刺出弧线轨迹。它巧妙的利用针体的弯曲来避开重要的障碍物(如神经、血管、骨骼等重要器官),灵活、精确地达到传统刚性针所无法达到的靶点位置,减小手术创伤。本文以斜尖柔性针为研究对象,主要在柔性针视觉定位方法、柔性针的运动学建模方法以及包含运动学约束的柔性针路径规划方法等方面展开了研究。具体研究内容包括以下几个方面：首先,针对柔性针与组织的特性,分析了医学影像学的各种设施,据此提出了前期试验采用双目摄像机视觉定位、后期穿刺采用C型臂X光机(以下简称C型臂)视觉定位的递进方法。研究了两种设备的主要部件构成和成像特性。在此基础上,均依据线性摄像机模型,设计了标定参照物,并由此完成了成像系统的标定。此外,通过角点检测技术对针尖进行精确的定位。其次,根据柔性针的特性、运动轨迹产生机理,建立了描述柔性针运动的针体坐标系和世界坐标系,并给出了两个坐标系之间的坐标转换矩阵：再结合现有的柔性针单轮车模型,对实验数据进行了拟合。在此基础上,针对现有模型存在的误差问题,根据对针体与组织特性的分析,并结合穿刺的实际数据,提出了带返程的单轮车改进模型。通过穿刺实验对改进模型的有效性进行了检验。再次,为了解决柔性针路径规划的关键问题,将柔性针运动学约束与动态规划算法结合应用于柔性针路径规划,同时适当离散化工作空间与进针策略,实现了对柔性针路径的自主规划。为了解决障碍物对进针轨迹的影响,引入了障碍物模糊化的概念,有效的避免了触及障碍物,同时优化了路径。通过仿真对路径规划算法的有效性进行了检验。最后是穿刺实验部分,以及对全文进行总结和对下一步工作的展望。