本文關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)超聲的圖像引導(dǎo)手術(shù)關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：圖像引導(dǎo)手術(shù)技術(shù)是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要技術(shù),術(shù)前能夠?yàn)獒t(yī)生提供病灶區(qū)域影像進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃,術(shù)中能夠?qū)崟r(shí)定位手術(shù)器械的空間位置信息,為醫(yī)生呈現(xiàn)手術(shù)器械在病灶區(qū)域的三維空間結(jié)構(gòu)信息,能使醫(yī)生準(zhǔn)確有效的實(shí)施手術(shù)操作。圖像引導(dǎo)手術(shù)根據(jù)獲取圖像的時(shí)間來(lái)劃分主要有兩大類,一類是術(shù)前—術(shù)中圖像結(jié)合的引導(dǎo),另一類是術(shù)中—術(shù)中圖像結(jié)合的實(shí)時(shí)引導(dǎo)。目前國(guó)內(nèi)對(duì)第一類的研究較多,已廣泛地應(yīng)用在臨床上,對(duì)第二類的研究較少。第二類具有解決手術(shù)中組織器官的移動(dòng)或因呼吸、心律、氣腹等引起的形變的優(yōu)勢(shì),因此對(duì)其研究很有必要,且能夠?yàn)橹髮?shí)時(shí)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的建立提供理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。本文對(duì)醫(yī)學(xué)超聲的圖像引導(dǎo)手術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了專門研究,首先介紹了關(guān)鍵技術(shù)中醫(yī)學(xué)成像、空間定位、手術(shù)器械標(biāo)定、圖像配準(zhǔn)和顯示的理論部分,然后根據(jù)實(shí)際的設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)理論部分進(jìn)行展開探討和實(shí)驗(yàn),所做的工作包括以下幾個(gè)方面:首先,在學(xué)習(xí)和理解NDI光學(xué)定位設(shè)備原理的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了光學(xué)定位設(shè)備和計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信,主要包含光學(xué)定位中三維空間信息采集、發(fā)送、接收、保存,為之后使用光學(xué)定位設(shè)備開展實(shí)驗(yàn)工作快速地提供精確數(shù)據(jù)信息。其次,手術(shù)器械標(biāo)定的實(shí)現(xiàn),它是圖像引導(dǎo)手術(shù)中不可缺少的部分,旨在達(dá)到空間坐標(biāo)系的統(tǒng)一。文中使用了超聲儀和內(nèi)窺鏡設(shè)備,需要分別進(jìn)行超聲探頭標(biāo)定和內(nèi)窺鏡探針標(biāo)定。針對(duì)超聲探頭標(biāo)定設(shè)計(jì)了一種能夠固定探頭的面型標(biāo)定模板和一種基于光學(xué)定位的超聲圖像標(biāo)定方法,這一方法充分了利用了模板的優(yōu)勢(shì),實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)標(biāo)定圖像大于20幅時(shí)本方法的平均誤差小于2.72mm,具有精度高,操作簡(jiǎn)便,設(shè)備靈活等特點(diǎn),在超聲圖像引導(dǎo)手術(shù)的應(yīng)用方面具有很高的可行性。針對(duì)內(nèi)窺鏡探針標(biāo)定提出一種基于張正友的攝像機(jī)標(biāo)定方法,其標(biāo)定平均誤差為1.81mm。最后,對(duì)超聲圖像和內(nèi)窺鏡圖像進(jìn)行配準(zhǔn)和顯示,結(jié)合兩者圖像的特點(diǎn),提出了基于特征點(diǎn)進(jìn)行圖像配準(zhǔn)的方法。具體是利用SURF算法進(jìn)行相應(yīng)的特征點(diǎn)選取與配準(zhǔn)。同時(shí)采用了一種新的特征點(diǎn)選取與對(duì)應(yīng)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本方法的配準(zhǔn)精度和配準(zhǔn)時(shí)間滿足圖像引導(dǎo)手術(shù)導(dǎo)航的精度和實(shí)時(shí)要求。
【關(guān)鍵詞】：圖像引導(dǎo)手術(shù) 超聲圖像標(biāo)定 光學(xué)定位 圖像配準(zhǔn)
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R445.1;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文的結(jié)構(gòu)與安排12-14
• 第2章 圖像引導(dǎo)手術(shù)關(guān)鍵技術(shù)的理論概述14-22
• 2.1 醫(yī)學(xué)成像技術(shù)14-15
• 2.2 空間定位技術(shù)15-16
• 2.3 手術(shù)器械標(biāo)定技術(shù)16
• 2.4 圖像配準(zhǔn)技術(shù)16-20
• 2.4.1 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)概述16-17
• 2.4.2 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法17-18
• 2.4.3 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的要素18-20
• 2.5 圖像引導(dǎo)手術(shù)過(guò)程20-21
• 2.6 本章小結(jié)21-22
• 第3章 超聲探頭標(biāo)定方法和空間定位的數(shù)據(jù)通信及坐標(biāo)表示法22-40
• 3.1 基于光學(xué)定位的超聲探頭的標(biāo)定方法22-28
• 3.1.1 基本知識(shí)22-24
• 3.1.2 標(biāo)定模板設(shè)計(jì)24-25
• 3.1.3 標(biāo)定算法25
• 3.1.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果25-28
• 3.2 定位技術(shù)原理及數(shù)據(jù)通信28-35
• 3.2.1 光學(xué)定位技術(shù)原理28-29
• 3.2.2 通信原理29-31
• 3.2.3 數(shù)據(jù)收發(fā)31-35
• 3.3 空間坐標(biāo)表示法35-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)40-50
• 4.1 準(zhǔn)備工作40-41
• 4.2 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)算法41-48
• 4.2.1 基于特征點(diǎn)的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)算法41-46
• 4.2.2 基于互信息的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)算法46-47
• 4.2.3 算法選取與測(cè)試47-48
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 第5章 總結(jié)和展望50-52
• 總結(jié)50
• 展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 致謝56-57
• 附錄A 論文中的用圖57-59
• 附錄B 論文中的用表59-60
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷60-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61

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本文編號(hào)：813369