醫(yī)學超聲的圖像引導手術關鍵技術研究.pdf

1、圖像引導手術技術是醫(yī)學領域中的一項重要技術，術前能夠為醫(yī)生提供病灶區(qū)域影像進行手術規(guī)劃，術中能夠實時定位手術器械的空間位置信息，為醫(yī)生呈現手術器械在病灶區(qū)域的三維空間結構信息，能使醫(yī)生準確有效的實施手術操作。圖像引導手術根據獲取圖像的時間來劃分主要有兩大類，一類是術前—術中圖像結合的引導，另一類是術中—術中圖像結合的實時引導。目前國內對第一類的研究較多，已廣泛地應用在臨床上，對第二類的研究較少。第二類具有解決手術中組織器官的移動或因呼吸

2、、心律、氣腹等引起的形變的優(yōu)勢，因此對其研究很有必要，且能夠為之后實時手術導航系統的建立提供理論和實驗基礎。本文對醫(yī)學超聲的圖像引導手術中的關鍵技術進行了專門研究，首先介紹了關鍵技術中醫(yī)學成像、空間定位、手術器械標定、圖像配準和顯示的理論部分，然后根據實際的設備和實驗環(huán)境對理論部分進行展開探討和實驗，所做的工作包括以下幾個方面：
　　首先，在學習和理解 NDI光學定位設備原理的基礎上，本文設計并實現了光學定位設備和計算機之間的數據

3、通信，主要包含光學定位中三維空間信息采集、發(fā)送、接收、保存，為之后使用光學定位設備開展實驗工作快速地提供精確數據信息。
　　其次，手術器械標定的實現，它是圖像引導手術中不可缺少的部分，旨在達到空間坐標系的統一。文中使用了超聲儀和內窺鏡設備，需要分別進行超聲探頭標定和內窺鏡探針標定。針對超聲探頭標定設計了一種能夠固定探頭的面型標定模板和一種基于光學定位的超聲圖像標定方法，這一方法充分了利用了模板的優(yōu)勢，實驗結果顯示當標定圖像大于20

4、幅時本方法的平均誤差小于2.72mm，具有精度高，操作簡便，設備靈活等特點，在超聲圖像引導手術的應用方面具有很高的可行性。針對內窺鏡探針標定提出一種基于張正友的攝像機標定方法，其標定平均誤差為1.81mm。
　　最后，對超聲圖像和內窺鏡圖像進行配準和顯示，結合兩者圖像的特點，提出了基于特征點進行圖像配準的方法。具體是利用SURF算法進行相應的特征點選取與配準。同時采用了一種新的特征點選取與對應方法。實驗結果表明本方法的配準精度和配