圖像三維重建技術(shù)在神經(jīng)外科手術(shù)機器人系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、目前醫(yī)療外科手術(shù)機器人已經(jīng)成為國內(nèi)外研究機構(gòu)研究的熱點.醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)可視化技術(shù)是應(yīng)用其中的—項關(guān)鍵技術(shù),它的研究給醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來了重大的變革.通過計算機可視化過程,可將原始獲得醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)(如CT、MRI數(shù)據(jù)等)進行重構(gòu),以直觀、生動、形象地方式展現(xiàn)在人們面前,為病灶的準(zhǔn)確診斷、制定行之有效的手術(shù)路徑提供豐富的資料.因此,對醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)進行重建的研究使醫(yī)療外科手術(shù)機器人系統(tǒng)更加精確可靠.該文主要對以下內(nèi)容作了詳細(xì)的論述:首先對醫(yī)療機器人的

2、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r,以及機器人輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)進行概述性描述,并介紹了其相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù).然后分析了關(guān)于醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像與通信標(biāo)準(zhǔn)(DICOM)包含的內(nèi)容,闡述了CT圖像輪廓提取的相關(guān)問題.CT圖像的輪廓提取質(zhì)量的好壞直接影響到圖像的三維重建的效果.主要討論拉普拉斯算子銳化、一種迭代求圖像最佳分割閾值的算法,以及采用一種"探測準(zhǔn)則"和"跟蹤準(zhǔn)則"進行輪廓跟蹤和提取.接著對關(guān)于CT圖像輪廓線三維重建問題作了詳細(xì)的討論.介紹如何解決二維輪

3、廓線重構(gòu)三維形體的問題,包括單輪廓線之間的三維形體重構(gòu)和多輪廓線之間的三維形體重構(gòu).在多輪廓線重建問題中介紹如何解決輪廓線之間的面片拼接、對應(yīng)、分支等問題.另外闡述了圖像空間到機器人操作空間映射的原理,以及如何建立定位標(biāo)記點坐標(biāo)系來得到轉(zhuǎn)換矩陣實現(xiàn)空間映射變換,提出一種方法.在上述理論和算法的基礎(chǔ)上,采用Visual C++開發(fā)環(huán)境和OpenGL圖形庫設(shè)計一個實驗手術(shù)系統(tǒng).包括系統(tǒng)的總體設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計及功能的詳細(xì)設(shè)計.系統(tǒng)由路徑規(guī)劃