三維脊椎手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在傳統(tǒng)脊椎外科手術(shù)中，由于脊椎鄰近的脊髓和神經(jīng)系統(tǒng)在手術(shù)中通常不可見，所以此類手術(shù)危險(xiǎn)性較大，難度較高。在手術(shù)過程中，醫(yī)生主要通過病人CT斷層影像或X射線透視圖像來獲取病人患部的解剖信息，雖然這類方法在一定程度上能起到輔助作用，但手術(shù)質(zhì)量仍需依賴醫(yī)生豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)。
　　本課題深入研究了手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了三維脊椎手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，使得手術(shù)變得更加精確和安全。
　　首先，由于體數(shù)據(jù)的處理和可視化是手術(shù)導(dǎo)航的重要基

2、礎(chǔ)，所以本文詳細(xì)闡述了光線投射(Ray Casting)和移動(dòng)立方體(Marching Cubes)算法的基本原理，給出了分別利用上述算法對(duì)脊椎CT圖像進(jìn)行三維重建的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并從各個(gè)方面對(duì)體繪制和面繪制進(jìn)行了詳細(xì)比較。
　　接著，本文深入研究了手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中的空間配準(zhǔn)技術(shù)。在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)光重建模型和脊椎CT表面模型配準(zhǔn)的過程中，采用了預(yù)配準(zhǔn)和精確配準(zhǔn)相結(jié)合的方法。先用三點(diǎn)法取得兩組模型之間的初始坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，然后使用ICP多區(qū)域配準(zhǔn)

3、來完成配準(zhǔn)工作，從而獲取了結(jié)構(gòu)光圖像坐標(biāo)系到脊椎CT圖像坐標(biāo)系的精確坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行誤差分析，得出該方法的配準(zhǔn)精度在0.6mm左右，可以滿足手術(shù)導(dǎo)航的基本要求。在此基礎(chǔ)之上利用三維掃描儀的左右攝像頭對(duì)手術(shù)器械進(jìn)行定位和跟蹤，并通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M了手術(shù)導(dǎo)航中的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)了手術(shù)器械在手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中的顯示。
　　在論文的最后，詳細(xì)介紹了利用MFC類庫和VTK類庫實(shí)現(xiàn)的三維脊椎手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)。給出了系統(tǒng)的總體框架和數(shù)據(jù)流程，根據(jù)手