基于空間定位的經(jīng)皮肺穿刺圖像引導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)研究與實現(xiàn).pdf

1、肺部疾病和惡性腫瘤是目前全世界范圍內(nèi)致死率最高的疾病之一，而組織學診斷是肺部疾病定性診斷和治療的金標準。目前CT引導(dǎo)的經(jīng)皮肺穿刺手術(shù)是獲取肺部病變組織的最有效手段。但目前傳統(tǒng)肺穿刺手術(shù)會使病人反復(fù)被穿刺以及反復(fù)接受放射性輻射，并增加并發(fā)癥和不良的影響的風險，因此研究肺穿刺手術(shù)的新方法有著十分重要的意義。
　　本項目主要對經(jīng)皮肺穿刺手術(shù)導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)和最佳手術(shù)路徑規(guī)劃展開了研究，包括對于醫(yī)學DICOM圖像體數(shù)據(jù)重建，三維可視化技術(shù)，

2、圖像分割技術(shù)，空間配準方法進行了研究。在這些技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一套應(yīng)用于肺穿刺活檢手術(shù)的計算機手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)。
　　本系統(tǒng)的難點在于整個系統(tǒng)框架的設(shè)計與實現(xiàn)，因為系統(tǒng)實現(xiàn)過程中包含許多圖像處理算法和三維空間定位技術(shù)，涉及到的算法多，而且有一定的難度。同時在設(shè)計過程中要考慮實際的臨床需要，盡量簡化系統(tǒng)操作流程和軟件操作流程，提供給醫(yī)生一個簡單、易用的圖像引導(dǎo)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)。
　　圖像處理技術(shù)和可視化算法是手術(shù)導(dǎo)航的基礎(chǔ)。研究

3、的重點包括體數(shù)據(jù)處理，可視化技術(shù)，圖像分割技術(shù)。在研究各種算法的基礎(chǔ)上改進了相關(guān)的算法使其滿足臨床肺穿刺手術(shù)的需求，比如可視化技術(shù)加入了二維與三維融合顯示，三維切割顯示等功能。
　　空間定位技術(shù)和空間坐標配準技術(shù)是手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵。空間定位技術(shù)和配準技術(shù)決定了手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的精確度，是決定手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。在研究了系統(tǒng)中不同的坐標系統(tǒng)的關(guān)系后，通過基于外部標志點的方法實現(xiàn)了導(dǎo)航系統(tǒng)的空間配準，而且配準精度也能滿足臨床手術(shù)需求

4、。
　　最終實現(xiàn)了基于三維空間定位的肺穿刺圖像引導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在手術(shù)前能夠幫助醫(yī)生制定手術(shù)計劃，同時來能夠自動分析、設(shè)計手術(shù)路徑，進行手術(shù)模擬，在術(shù)中能夠?qū)崿F(xiàn)實時導(dǎo)航，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在不同三維視圖下進行圖像引導(dǎo)，同時根據(jù)臨床需要設(shè)計出了靶向圖和深度面圖進行穿刺引導(dǎo)，最終進行實驗驗證了系統(tǒng)的精確性，滿足臨床需要。
　　本文的創(chuàng)新點是提出了智能穿刺路徑分析算法，解決血管、氣管和肋骨遮擋的問題，并可進行穿刺手術(shù)術(shù)前路徑規(guī)劃，并且可以