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

1、計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)(Computer Assisted Surgery，CAS)系統(tǒng)是當(dāng)今醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，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)、手術(shù)計(jì)劃和導(dǎo)航定位的手術(shù)模式，有效地解決了傳統(tǒng)外科手術(shù)中病灶的定位問(wèn)題，提高了手術(shù)的成功率。CAS使微型入侵手術(shù)(Micro Invasive Surgery，MIS)、遠(yuǎn)程手術(shù)和機(jī)器人手術(shù)成為可能，是未來(lái)外科手術(shù)的發(fā)展方向。因此，研究CAS系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)有重要意義。

2、 本文圍繞CAS系統(tǒng)，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) 對(duì)CAS系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和CAS的流程進(jìn)行了剖析。 (3) 根據(jù)DICOM 3.0標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，分析了DICOM 3.0標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)學(xué)圖像文件和DICOM數(shù)據(jù)集的結(jié)構(gòu)，完成了文件的解讀模塊。 (4) 分析了基于最大互信息的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)算法的理論基礎(chǔ)；引入了混合優(yōu)化算法，解決了基本算法中

3、由局部極值帶來(lái)的優(yōu)化困難的問(wèn)題；利用互信息函數(shù)中“安全區(qū)域”的客觀存在，提出了基于特征點(diǎn)互信息預(yù)配準(zhǔn)的加速型最大互信息配準(zhǔn)算法，并融合多灰度級(jí)和多分辨率加速策略。經(jīng)過(guò)大量配準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)證明，改進(jìn)型算法穩(wěn)健性更強(qiáng)，配準(zhǔn)速度更快。 (5) 基于VTK(Visualization ToolKit)，完成了DICOM醫(yī)學(xué)圖像的三維表面重建和體積重建。 (6) 在上述工作的基礎(chǔ)上，基于Visual C++. Net 2003開(kāi)發(fā)了計(jì)