三維脊椎手術導航系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、在傳統(tǒng)脊椎外科手術中，由于脊椎鄰近的脊髓和神經(jīng)系統(tǒng)在手術中通常不可見，所以此類手術危險性較大，難度較高。在手術過程中，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，但手術質量仍需依賴醫(yī)生豐富的臨床經(jīng)驗。
　　本課題深入研究了手術導航系統(tǒng)的關鍵技術，設計和實現(xiàn)了三維脊椎手術導航系統(tǒng)，使得手術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導航的重要基

2、礎，所以本文詳細闡述了光線投射(Ray Casting)和移動立方體(Marching Cubes)算法的基本原理，給出了分別利用上述算法對脊椎CT圖像進行三維重建的實驗結果，并從各個方面對體繪制和面繪制進行了詳細比較。
　　接著，本文深入研究了手術導航系統(tǒng)中的空間配準技術。在實現(xiàn)結構光重建模型和脊椎CT表面模型配準的過程中，采用了預配準和精確配準相結合的方法。先用三點法取得兩組模型之間的初始坐標轉換關系，然后使用ICP多區(qū)域配準

3、來完成配準工作，從而獲取了結構光圖像坐標系到脊椎CT圖像坐標系的精確坐標轉換矩陣，對實驗結果進行誤差分析，得出該方法的配準精度在0.6mm左右，可以滿足手術導航的基本要求。在此基礎之上利用三維掃描儀的左右攝像頭對手術器械進行定位和跟蹤，并通過實驗模擬了手術導航中的數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)了手術器械在手術導航系統(tǒng)中的顯示。
　　在論文的最后，詳細介紹了利用MFC類庫和VTK類庫實現(xiàn)的三維脊椎手術導航系統(tǒng)。給出了系統(tǒng)的總體框架和數(shù)據(jù)流程，根據(jù)手