實(shí)時(shí)超聲圖像與心臟剖面圖形配準(zhǔn)技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，心臟電生理標(biāo)測(cè)技術(shù)發(fā)展迅猛，導(dǎo)管射頻消融術(shù)已經(jīng)逐漸成為了治療心臟房顫的首選醫(yī)療方案。在心臟消融手術(shù)中，需要把介入消融導(dǎo)管通過(guò)靜脈血管送入到心臟內(nèi)腔（心房或心室）中，導(dǎo)管頂端需要找到目標(biāo)靶點(diǎn)位置并且進(jìn)行消融，其中關(guān)鍵技術(shù)是導(dǎo)管在心臟中位置的確定。目前用于消融手術(shù)中導(dǎo)管定位的方法主要有三維磁場(chǎng)定位法和三維電場(chǎng)定位法兩種。三維磁場(chǎng)定位方法是使用固定在手術(shù)床下的三個(gè)線圈來(lái)分別產(chǎn)生磁場(chǎng)，然后用埋藏在消融導(dǎo)管頭部附近的探測(cè)線圈來(lái)感知三個(gè)定位

2、磁場(chǎng)的強(qiáng)度，確定導(dǎo)管在磁場(chǎng)中的位置，但此方法進(jìn)行定位時(shí)，要求病人不能和手術(shù)床發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，否則會(huì)出現(xiàn)較大的定位誤差；三維電場(chǎng)定位方法采用粘貼在病人皮膚表面的三對(duì)電極片產(chǎn)生的三個(gè)正交電場(chǎng)來(lái)定位，手術(shù)中埋藏在導(dǎo)管頭部的電極用來(lái)感應(yīng)三個(gè)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，來(lái)確定導(dǎo)管頭部在心臟中的位置。磁場(chǎng)和電場(chǎng)定位方法的一個(gè)共同特征是它們均為進(jìn)口設(shè)備，完成單臺(tái)手術(shù)的成本高昂。
　　針對(duì)以上問(wèn)題本論文提出了一種無(wú)X光輔助的消融手術(shù)中導(dǎo)管的定位方法，它將超聲換

3、能器探頭與消融導(dǎo)管結(jié)合起來(lái)，利用超聲成像和特征匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)消融導(dǎo)管的術(shù)中定位與導(dǎo)航。具體方法如下：（1）通過(guò)人體全身解剖數(shù)據(jù)集獲取人體心臟的三維數(shù)據(jù)，建立心內(nèi)膜表面的三維矢量模型；（2）設(shè)計(jì)計(jì)算定位用超聲換能器探頭的基本參數(shù)及掃描策略，編制相應(yīng)的仿真計(jì)算軟件；（3）以所建的心內(nèi)膜三維矢量模型為照射目標(biāo)，通過(guò)仿真計(jì)算獲得超聲探頭的探測(cè)掃描數(shù)據(jù)；（4）對(duì)仿真得到的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得由掃描數(shù)據(jù)重建的目標(biāo)表面特征；（5）將重建的目標(biāo)表

4、面特征與所建心內(nèi)膜三維矢量模型模型的表面特征進(jìn)行匹配，最終反求確定導(dǎo)管頂端的位置。
　　基于解剖數(shù)據(jù)集建立了精確的心內(nèi)膜三維模型，并通過(guò)對(duì)其的模擬超聲照射獲得了超聲掃描數(shù)據(jù)，重建的曲面模型精度高，與所建的心內(nèi)膜三維模型上的目標(biāo)區(qū)域有較好的匹配性，經(jīng)過(guò)多次仿真試驗(yàn)反求出的導(dǎo)管頂管位置與其理論位置的誤差滿足定位精度要求。提出的利用超聲成像和特征匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)消融導(dǎo)管探頭術(shù)中定位的方法能夠滿足定位要求，為手術(shù)的實(shí)施提供精確可靠的導(dǎo)航作用