圖像引導(dǎo)手術(shù)系統(tǒng)的研究與開發(fā)應(yīng)用.pdf

1、隨著社會的進步和生活水平的提高，人類對于健康也越來越重視，疾病仍是困擾和阻礙健康的主要因素，在信息技術(shù)在軍事、科技、安全等領(lǐng)域帶給人類便利的同時，人類也越來越意識到將信息技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療的重要性。本文所要研究的圖像引導(dǎo)手術(shù)系統(tǒng)就是結(jié)合計算機技術(shù)、空間定位技術(shù)以及圖像處理技術(shù)為主的技術(shù)在外科手術(shù)中的應(yīng)用。
　　 本文的研究工作結(jié)合實際的項目，在對傳統(tǒng)的腎結(jié)石激光碎石手術(shù)的研究的基礎(chǔ)上，提出了一套針對腎結(jié)石手術(shù)的以超聲為圖像引導(dǎo)和以光

2、學(xué)定位設(shè)備Polaris Optical Tracker(NDI公司生產(chǎn))為空間定位的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，旨在應(yīng)用于腎結(jié)石手術(shù)中并取代傳統(tǒng)的激光碎石手術(shù)體系。
　　 本文的前半部分的研究主要以理論研究為主，深入的探討了在本項目中要引入并改進的技術(shù)。本文首先對最常用于外科手術(shù)體系的幾種成像系統(tǒng)和圖像進行了原理性的分析，旨在為后文將要研究的基于超聲的經(jīng)皮腎穿手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)做鋪墊，然后對手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的圖像分割和圖像配準(zhǔn)技術(shù)進行了研究并做了部分

3、驗證性的實驗，最后對手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中的最為關(guān)鍵的定位模塊和空間變換技術(shù)進行了仔細的研究，這部分的內(nèi)容也是后文的應(yīng)用重點。
　　 本文的后半部分的研究則立足于實際，提出并設(shè)計了一套基于超聲的圖像引導(dǎo)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)。以人體模型替代病人，以實際的實驗為基礎(chǔ)，將圖像分割、圖像配準(zhǔn)、空間定位和空間變換技術(shù)應(yīng)用到導(dǎo)航系統(tǒng)中。本手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計思路是基于前半部分的理論研究，由于磁共振的成像清晰等特點，術(shù)前以磁共振圖像為參考進行病理分析和手術(shù)方案

4、規(guī)劃，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計了實際的術(shù)前圖像讀取和分析的軟件，術(shù)中以具備實時成像特性的超聲為術(shù)中的手術(shù)圖像引導(dǎo)，應(yīng)用圖像配準(zhǔn)技術(shù)，將術(shù)前的磁共振和術(shù)中的超聲進行配準(zhǔn)，使術(shù)前規(guī)劃的方案在術(shù)中得以對應(yīng)，由于導(dǎo)航系統(tǒng)中定位模塊的空間定位和空間變換技術(shù)的應(yīng)用，手術(shù)中的各種設(shè)備和手術(shù)器械都能得到定位和空間坐標(biāo)系的統(tǒng)一，將這些定位數(shù)據(jù)傳送給圖像工作站進行三維空間重建，將手術(shù)中的所有坐標(biāo)系以虛擬的三維圖像的形式進行呈現(xiàn)，實現(xiàn)術(shù)中的可視化操作，保證了手術(shù)的安