超聲圖像導(dǎo)航手術(shù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、作為微創(chuàng)外科的一個重要分支，超聲圖像導(dǎo)航手術(shù)系統(tǒng)是當(dāng)前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。本文以超聲圖像導(dǎo)航手術(shù)系統(tǒng)為研究對象，對手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進行了闡述，并對術(shù)中導(dǎo)航注冊技術(shù)進行了詳細的說明，描述了注冊算法的推導(dǎo)過程，并對其精度及相關(guān)的性能進行了分析。搭建手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，通過激光跟蹤儀對電磁定位系統(tǒng)進行了精度標(biāo)定；運用穿刺針旋轉(zhuǎn)注冊法，對穿刺針進行了標(biāo)定；結(jié)合手術(shù)機器人與立方體模型驗證了注冊算法的精度；通過實驗室的人體模型與導(dǎo)航軟件模擬真

2、實的手術(shù)過程，從而得到系統(tǒng)的導(dǎo)航精度；利用 N形標(biāo)定模型對超聲圖像進行了標(biāo)定。本文的研究成果主要包括以下幾個方面：
　　首先，在手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，選定本文中所需要的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，其中CT或MRI用于術(shù)前采集患者的二維序列切片，超聲圖像作為術(shù)中實時導(dǎo)航的成像系統(tǒng)。并在分析空間三維定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，選定電磁定位系統(tǒng)用于采集注冊過程中患者實際標(biāo)記物和導(dǎo)航過程中針尖點的位置。
　　其次，制定了患者注冊的操作流程，抽象

3、出注冊算法的數(shù)學(xué)模型，對算法的推導(dǎo)過程進行了深入的分析，同時對點對算法中用到的一個重要的數(shù)學(xué)工具—四元數(shù)進行了研究，并給出其中一些相關(guān)的性質(zhì)。在研究注冊算法的基礎(chǔ)上，運用齊次坐標(biāo)與四元數(shù)理論實現(xiàn)了患者注冊功能，解決了手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中實際空間與虛擬空間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題，并通過實驗驗證算法的可行性與精度。
　　最后，搭建導(dǎo)航系統(tǒng)，運用激光跟蹤儀及概率統(tǒng)計法對電磁定位系統(tǒng)進行校準(zhǔn)；提出空間多姿態(tài)法對穿刺針進行標(biāo)定；結(jié)合手術(shù)機器人與立方體模型