本文關(guān)鍵詞：光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航引導(dǎo)的肝癌消融精準(zhǔn)定位和穿刺方法研究

  更多相關(guān)文章： 肝癌消融 手術(shù)導(dǎo)航 自動(dòng)注冊 立體匹配 精準(zhǔn)穿刺

【摘要】：肝癌消融微創(chuàng)介入術(shù)是治療肝癌最有效的方式之一,腫瘤靶點(diǎn)的精準(zhǔn)定位和穿刺對肝癌消融介入術(shù)療效是至關(guān)重要的。手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)在神經(jīng)外科、骨科等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得了矚目的成果,但腹腔肝臟器官因呼吸、心跳等因素引起的大形變嚴(yán)重制約了手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)在肝癌消融介入術(shù)中的應(yīng)用。當(dāng)前,肝癌消融介入術(shù)的定位穿刺主要依靠醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn)和醫(yī)學(xué)影像的引導(dǎo),手術(shù)過程操作復(fù)雜、定位精度低、手術(shù)效率低、病人創(chuàng)傷大。本文設(shè)計(jì)了肝癌消融光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng),基于雙目視覺定位技術(shù)和醫(yī)學(xué)圖像處理及可視化技術(shù)研究了手術(shù)導(dǎo)航中的全自動(dòng)實(shí)時(shí)手術(shù)注冊技術(shù)和肝癌消融的精準(zhǔn)定位和穿刺技術(shù),主要研究內(nèi)容如下:(1)構(gòu)建了肝癌消融光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)。為解決手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)在肝癌消融微創(chuàng)介入術(shù)中的應(yīng)用受呼吸運(yùn)動(dòng)影響而導(dǎo)致的穿刺精度低、療效差等問題,本文構(gòu)建了應(yīng)用于肝癌消融介入術(shù)的光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng),設(shè)計(jì)了近紅外標(biāo)定板、手術(shù)器械標(biāo)定塊、手術(shù)器械跟蹤夾具、新型標(biāo)記點(diǎn)和手術(shù)器械等輔助工具。(2)研究了近紅外光學(xué)導(dǎo)航儀及手術(shù)器械標(biāo)定方法。本文在前期研究的基礎(chǔ)上,提出了一種基于空間三維誤差的近紅外光學(xué)導(dǎo)航儀標(biāo)定方法及高精度的手術(shù)器械標(biāo)定方法。本文提出的標(biāo)定方法不再基于二維假設(shè),而是將標(biāo)定板視為三維模板,在目標(biāo)函數(shù)中加入特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)重建誤差項(xiàng)并求最優(yōu)解。本文提出的標(biāo)定方法具有較高的標(biāo)定精度,標(biāo)定結(jié)果精度高于前期研究的標(biāo)定結(jié)果。本文分析了目前手術(shù)器械標(biāo)定的缺陷設(shè)計(jì)了一種簡捷的手術(shù)器械標(biāo)定塊和高精度的標(biāo)定方法。使用此方法標(biāo)定的手術(shù)器械尖端標(biāo)定誤差小于0.7 mm。本文還設(shè)計(jì)了更為通用的手術(shù)器械標(biāo)定工具,具有使用便捷、適用性強(qiáng)和標(biāo)定精度高等特點(diǎn)。(3)研究了手術(shù)導(dǎo)航中的自動(dòng)手術(shù)注冊方法。本文設(shè)計(jì)出一種新型標(biāo)記點(diǎn),基于該標(biāo)記點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)實(shí)時(shí)手術(shù)注冊方法。新型標(biāo)記點(diǎn)有兩種型號可適用于CT或MR設(shè)備,標(biāo)記點(diǎn)結(jié)構(gòu)獨(dú)特,易于在圖像空間中將其與人體解剖結(jié)構(gòu)分割開,且可在手術(shù)空間為光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)所識別。全自動(dòng)實(shí)時(shí)手術(shù)注冊方法分三步執(zhí)行:第一步識別圖像空間的標(biāo)記點(diǎn),提出了一種基于模型配準(zhǔn)的標(biāo)記點(diǎn)自動(dòng)識別方法,實(shí)現(xiàn)圖像空間的標(biāo)記點(diǎn)自動(dòng)識別,相較手動(dòng)識別標(biāo)記點(diǎn),該方法有更高的定位精度和魯棒性;第二步跟蹤手術(shù)空間的標(biāo)記點(diǎn),左右圖像的立體匹配是標(biāo)記點(diǎn)跟蹤的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性的關(guān)鍵,本文提出一種基于重投影誤差的立體匹配算法,結(jié)合對極幾何原理和重投影誤差有效地解決立體匹配問題,該方法具有良好的魯棒性,同時(shí)保證標(biāo)記點(diǎn)跟蹤的實(shí)時(shí)性;第三步實(shí)現(xiàn)圖像空間與手術(shù)空間的配準(zhǔn),本文提出了一種基于幾何特征聚類的空間自動(dòng)配準(zhǔn)方法,利用兩個(gè)空間中各個(gè)標(biāo)記點(diǎn)間的幾何距離關(guān)系,快速獲得標(biāo)記點(diǎn)的配對結(jié)果,接著求解兩個(gè)空間之間的變換關(guān)系。為驗(yàn)證全自動(dòng)實(shí)時(shí)手術(shù)注冊方法的可行性,本文開展了一系列體模實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能夠?qū)崿F(xiàn)快速、自動(dòng)、準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)的手術(shù)注冊。(4)研究了肝癌消融精準(zhǔn)穿刺方法。本文提出一種基于全自動(dòng)實(shí)時(shí)手術(shù)注冊的肝癌消融精準(zhǔn)穿刺方法。此方法可概括為:術(shù)中實(shí)時(shí)跟蹤粘貼于病人腹部的標(biāo)記點(diǎn),采用全自動(dòng)實(shí)時(shí)手術(shù)注冊方法計(jì)算標(biāo)記點(diǎn)注冊誤差FRE的實(shí)時(shí)曲線圖,根據(jù)實(shí)時(shí)FRE曲線找出與術(shù)前圖像最匹配的時(shí)刻,確定最佳穿刺時(shí)隙進(jìn)行精準(zhǔn)穿刺。體模、離體和活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均驗(yàn)證了此方法相對其他方法具有較高的精度,對病人創(chuàng)傷小,大幅減少病人的輻射傷害,具有臨床可行性。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R735.7;TN966

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陶玲;王躍;錢志余;;基于單位四元數(shù)的手術(shù)導(dǎo)航注冊方法[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年09期

2 羅偉;李孟雄;鄭衛(wèi)華;丁明躍;;基于電磁跟蹤的經(jīng)數(shù)字減影血管造影手術(shù)導(dǎo)航[J];醫(yī)用生物力學(xué);2014年03期

3 向華;王純巍;王廣志;;手術(shù)導(dǎo)航中的三維注冊方法[J];空軍醫(yī)學(xué)雜志;2011年03期

4 劉偉,樊寬章;手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)[J];醫(yī)療設(shè)備信息;2003年07期

5 劉衛(wèi)東;鐘偉清;張翼;劉作勤;;基于C型臂微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航的圖像配準(zhǔn)研究[J];介入放射學(xué)雜志;2010年11期

6 劉慶;微侵襲外科的重要組成——手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)[J];醫(yī)療設(shè)備信息;2002年04期

7 穆曉蘭,王滿寧,宋志堅(jiān);手術(shù)導(dǎo)航中精度問題的探討[J];中國微創(chuàng)外科雜志;2004年05期

8 霍彥明,嚴(yán)勇蘭,孫九愛,莊天戈;手術(shù)導(dǎo)航中精度問題的研究[J];北京生物醫(yī)學(xué)工程;2002年03期

9 閆士舉;陳統(tǒng)一;;基于C型臂手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)的XRⅡ圖像中標(biāo)志物識別及數(shù)據(jù)提取[J];中國組織工程研究與臨床康復(fù);2009年48期

10 王杉杉;劉海華;;手術(shù)導(dǎo)航中三維定位系統(tǒng)的研究[J];現(xiàn)代科學(xué)儀器;2012年01期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 周振環(huán);陳思平;陶篤純;;手術(shù)導(dǎo)航的新進(jìn)展和應(yīng)用前景[A];首屆全國醫(yī)療器械學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)論壇論文集[C];2002年

2 張毓笠;蘇文魁;羅曉寧;李冬梅;周兆英;;手術(shù)導(dǎo)航引導(dǎo)下超聲手術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用研究[A];中國儀器儀表學(xué)會(huì)醫(yī)療儀器分會(huì)2010兩岸四地生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

3 張翼;宋志堅(jiān);;一種用于脊柱外科三維手術(shù)導(dǎo)航的配準(zhǔn)方法研究[A];2008年醫(yī)療儀器學(xué)術(shù)年會(huì)暨理事會(huì)論文匯編[C];2008年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 記者 戴麗昕;國產(chǎn)手術(shù)導(dǎo)航定位精確[N];上�？萍紙�(bào);2006年

2 徐敏;“手術(shù)導(dǎo)航”呼喚自主研發(fā)[N];解放日報(bào);2003年

3 記者 顧泳;外科開刀有了“第三只眼”[N];解放日報(bào);2009年

4 記者 吳苡婷;為手術(shù)“引路”為生命“導(dǎo)航”[N];上�？萍紙�(bào);2009年

5 記者　 章迪思;手術(shù)定位精度：毫米級[N];解放日報(bào);2006年

6 楊興云;微電極立體定向 手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航[N];中國醫(yī)藥報(bào);2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 賀長宇;增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)手術(shù)導(dǎo)航中的混合位姿跟蹤技術(shù)及可視化應(yīng)用研究[D];北京理工大學(xué);2015年

2 錢X;下面部骨性輪廓改善手術(shù)的相關(guān)解剖學(xué)研究與數(shù)字化設(shè)計(jì)[D];南方醫(yī)科大學(xué);2016年

3 林欽永;光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航引導(dǎo)的肝癌消融精準(zhǔn)定位和穿刺方法研究[D];華南理工大學(xué);2016年

4 馬文娟;紅外手術(shù)導(dǎo)航儀關(guān)鍵技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2010年

5 張翼;脊柱外科手術(shù)導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)的研究與系統(tǒng)建立[D];復(fù)旦大學(xué);2008年

6 王建華;數(shù)字式紅外手術(shù)導(dǎo)航儀關(guān)鍵技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2007年

7 王宸昊;高精度顱頜面手術(shù)導(dǎo)航中的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2012年

8 閆士舉;基于C形臂手術(shù)導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2008年

9 翟偉明;影像引導(dǎo)下計(jì)算機(jī)輔助介入手術(shù)導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];清華大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳宇;基于肺穿刺手術(shù)導(dǎo)航的精度提升與路徑規(guī)劃研究[D];東北大學(xué);2014年

2 朱永杰;超聲圖像引導(dǎo)下介入式手術(shù)導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2016年

3 鄭銀強(qiáng);紅外手術(shù)導(dǎo)航儀的高精度定位理論與方法[D];上海交通大學(xué);2009年

4 王杉杉;手術(shù)導(dǎo)航中三維定位系統(tǒng)的研究[D];中南民族大學(xué);2012年

5 沈軼;高精度手術(shù)導(dǎo)航的研究與應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2012年

6 朱曉芬;基于NIRS的手術(shù)導(dǎo)航穿刺路徑糾錯(cuò)方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

7 徐俊斌;一種熒光手術(shù)導(dǎo)航目鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

8 曹莉;手術(shù)導(dǎo)航中雙目立體視覺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];濟(jì)南大學(xué);2011年

9 任亮;基于光學(xué)定位的超聲手術(shù)導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2013年

10 唐愷浩;手術(shù)導(dǎo)航中若干關(guān)鍵問題的研究與實(shí)現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2007年

，

本文編號：1284670