超聲圖像導(dǎo)航手術(shù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、作為微創(chuàng)外科的一個(gè)重要分支，超聲圖像導(dǎo)航手術(shù)系統(tǒng)是當(dāng)前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文以超聲圖像導(dǎo)航手術(shù)系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述，并對(duì)術(shù)中導(dǎo)航注冊(cè)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，描述了注冊(cè)算法的推導(dǎo)過(guò)程，并對(duì)其精度及相關(guān)的性能進(jìn)行了分析。搭建手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，通過(guò)激光跟蹤儀對(duì)電磁定位系統(tǒng)進(jìn)行了精度標(biāo)定；運(yùn)用穿刺針旋轉(zhuǎn)注冊(cè)法，對(duì)穿刺針進(jìn)行了標(biāo)定；結(jié)合手術(shù)機(jī)器人與立方體模型驗(yàn)證了注冊(cè)算法的精度；通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的人體模型與導(dǎo)航軟件模擬真

2、實(shí)的手術(shù)過(guò)程，從而得到系統(tǒng)的導(dǎo)航精度；利用 N形標(biāo)定模型對(duì)超聲圖像進(jìn)行了標(biāo)定。本文的研究成果主要包括以下幾個(gè)方面：
　　首先，在手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，選定本文中所需要的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，其中CT或MRI用于術(shù)前采集患者的二維序列切片，超聲圖像作為術(shù)中實(shí)時(shí)導(dǎo)航的成像系統(tǒng)。并在分析空間三維定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，選定電磁定位系統(tǒng)用于采集注冊(cè)過(guò)程中患者實(shí)際標(biāo)記物和導(dǎo)航過(guò)程中針尖點(diǎn)的位置。
　　其次，制定了患者注冊(cè)的操作流程，抽象

3、出注冊(cè)算法的數(shù)學(xué)模型，對(duì)算法的推導(dǎo)過(guò)程進(jìn)行了深入的分析，同時(shí)對(duì)點(diǎn)對(duì)算法中用到的一個(gè)重要的數(shù)學(xué)工具—四元數(shù)進(jìn)行了研究，并給出其中一些相關(guān)的性質(zhì)。在研究注冊(cè)算法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用齊次坐標(biāo)與四元數(shù)理論實(shí)現(xiàn)了患者注冊(cè)功能，解決了手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中實(shí)際空間與虛擬空間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問(wèn)題，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法的可行性與精度。
　　最后，搭建導(dǎo)航系統(tǒng)，運(yùn)用激光跟蹤儀及概率統(tǒng)計(jì)法對(duì)電磁定位系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)；提出空間多姿態(tài)法對(duì)穿刺針進(jìn)行標(biāo)定；結(jié)合手術(shù)機(jī)器人與立方體模型