計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)（Computer Assisted Surgery，CAS）是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)之一，它對(duì)于確定病灶位置、制定最佳手術(shù)方案和保證手術(shù)成功等具有十分重要的意義，它的出現(xiàn)給臨床診斷和手術(shù)治療帶來(lái)了巨大的進(jìn)步。其基于圖像引導(dǎo)，導(dǎo)航定位的手術(shù)模式有效地解決了傳統(tǒng)外科手術(shù)中病灶定位的難題，降低了手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)CAS的不斷發(fā)展使微型入侵手術(shù)手術(shù)、遠(yuǎn)程手術(shù)、機(jī)器人手術(shù)成為可能。因此，研究CAS系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)具有十分重要的

2、現(xiàn)實(shí)意義。 本文圍繞CAS系統(tǒng)，主要完成了以下幾個(gè)方面的研究工作： 1. 詳盡地闡述了CAS系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展、現(xiàn)狀和應(yīng)用前景。 2. 剖析了CAS系統(tǒng)的運(yùn)作流程及其關(guān)鍵技術(shù)。 3. 根據(jù)DICOM 3.0標(biāo)準(zhǔn)，分析了DICOM標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)學(xué)圖像文件及其數(shù)據(jù)集的結(jié)構(gòu)，完成圖像文件的解讀工作。 4. 分析了圖像中定位標(biāo)志點(diǎn)的特點(diǎn)，介紹了數(shù)學(xué)形態(tài)法的基本原理，利用數(shù)學(xué)形態(tài)法對(duì)圖像中的標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，解決了

3、手工定位標(biāo)志點(diǎn)所帶來(lái)的繁瑣、耗時(shí)和精度低的問題。另外基于標(biāo)志點(diǎn)的特征提出了直接在三維圖像上搜索和定位標(biāo)志點(diǎn)的算法，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證具有良好的識(shí)別精度和速度。 5. 研究了目前最新的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，對(duì)光學(xué)定位系統(tǒng)進(jìn)行了詳盡的闡述，介紹了NDI公司的多款定位器及其在現(xiàn)實(shí)手術(shù)系統(tǒng)中的應(yīng)用。 6. 利用定位系統(tǒng)和術(shù)前重建模型，對(duì)術(shù)中數(shù)據(jù)和術(shù)前數(shù)據(jù)進(jìn)行空間配準(zhǔn)。配準(zhǔn)算法主要分為兩種：基于矩陣單值分解的配準(zhǔn)算法以及基于四元數(shù)的最近點(diǎn)迭代法。