腦神經(jīng)外科手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、腦神經(jīng)外科手術(shù)是治療腦神經(jīng)外科疾病最有效的手段，手術(shù)的成功主要依靠醫(yī)生長年累月的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，而虛擬手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)可以有效的縮短手術(shù)培訓(xùn)周期。目前國內(nèi)外對于虛擬手術(shù)的研究均偏重于如腹腔、膝蓋等有空腔的器官，較少涉及到腦部的虛擬手術(shù)，現(xiàn)有手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)也存在建模不全、交互性不強(qiáng)、跟真實(shí)手術(shù)環(huán)境差距較大等缺點(diǎn)。
　　針對以上問題，本論文基于課題組和衛(wèi)生部神經(jīng)內(nèi)鏡與微創(chuàng)醫(yī)學(xué)培訓(xùn)基地聯(lián)合開發(fā)的手術(shù)訓(xùn)練平臺，設(shè)計(jì)了腦神經(jīng)外科手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)，本文的主

2、要工作如下：
　　1．設(shè)計(jì)了基于FPGA的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，用于收集手術(shù)訓(xùn)練平臺的姿態(tài)信息并實(shí)時(shí)地顯示在腦神經(jīng)外科手術(shù)軟件中。通過數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)并行地記錄各傳感器上的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成串口信號并上傳手術(shù)訓(xùn)練平臺的6個自由度信息，用于軟件中虛擬手術(shù)刀模型實(shí)時(shí)跟蹤、模擬實(shí)際手術(shù)刀的位置和姿態(tài)，達(dá)到手術(shù)訓(xùn)練平臺與虛擬手術(shù)刀實(shí)時(shí)聯(lián)動的效果。
　　2．為提供高度逼真的手術(shù)訓(xùn)練環(huán)境，本論文對腦模型進(jìn)行了可視化重構(gòu)，包括腦白質(zhì)、全腦血管。為了進(jìn)一步提

3、高腫瘤切割手術(shù)環(huán)境的逼真感，本論文對腫瘤進(jìn)行了紋理可視化，并重建了腫瘤表面的毛細(xì)血管。
　　3．本論文設(shè)計(jì)了腦神經(jīng)外科手術(shù)訓(xùn)練軟件，實(shí)現(xiàn)了腦模型可視化，為腦神經(jīng)外科手術(shù)訓(xùn)練提供素材。軟件可對患者腦白質(zhì)、全腦血管、腫瘤及腫瘤紋理、毛細(xì)血管進(jìn)行重建；同時(shí)，軟件可以實(shí)時(shí)接收手術(shù)訓(xùn)練平臺返回的手術(shù)操作信息，用于模擬手術(shù)訓(xùn)練。
　　本系統(tǒng)得到了衛(wèi)生部神經(jīng)內(nèi)鏡與微創(chuàng)醫(yī)學(xué)培訓(xùn)基地的認(rèn)可與支持，該系統(tǒng)也在浙江省第一醫(yī)院得到了試用。通過試用表