微創(chuàng)手術(shù)視野小,腔內(nèi)空間狹窄、空間分布復(fù)雜,外科醫(yī)生只能通過內(nèi)鏡視頻開展手術(shù),因此手術(shù)操作難度高、風(fēng)險大。如果能夠在計算機(jī)輔助下將手術(shù)腔體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以可視化的方式呈現(xiàn),并加以數(shù)字化分析,將大大提高微創(chuàng)手術(shù)的精準(zhǔn)度和可靠性�；谏鲜瞿康�,本文圍繞廣義腔體的幾何建模、形態(tài)分析與理解以及手術(shù)方案制訂等關(guān)鍵問題展開研究。論文的主要工作和成果包括:（1）廣義腔體幾何模型的創(chuàng)建。由于廣義腔體由多個器官圍合而成,其形態(tài)會隨著手術(shù)進(jìn)程發(fā)生改變,因此廣義腔體的建模是一個極具挑戰(zhàn)性的問題。針對這一問題,提出一種廣義腔體模型的創(chuàng)建算法。該算法以圍合腔體的器官模型為輸入,通過截面輪廓法創(chuàng)建靜態(tài)的幾何模型,然后依據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果,重建廣義腔體的動態(tài)模型。（2）從廣義腔體幾何模型中獲取高層次的語義信息,實(shí)現(xiàn)對腔體形狀的理解。首先提出評價腔體幾何空間形態(tài)的指標(biāo)體系,獲取反映腔體空間分布的緊湊度、連通度、方向性和瓶頸度等語義信息。然后提出一種基于顯式邊界輪廓的形狀語義分割算法,該算法同時考慮了幾何信息與拓?fù)湫畔?能夠在路徑分支處將腔體模型劃分成若干個子腔體。最后定義了一種子腔體網(wǎng)絡(luò)用于存儲語義信息,分析了其特性、并提... 

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究目的與意義
    1.2 計算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)
    1.3 關(guān)鍵問題的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 微創(chuàng)手術(shù)術(shù)前規(guī)劃方法
        1.3.2 解剖結(jié)構(gòu)建模
        1.3.3 形狀分割算法
        1.3.4 手術(shù)過程識別與建模
        1.3.5 手術(shù)方案可視化
    1.4 論文的主要研究內(nèi)容
第二章 廣義腔體幾何建模算法及其幾何形態(tài)評價
    2.1 腔體空間模型的表示方法
    2.2 腔體空間模型的創(chuàng)建方法
        2.2.1 問題描述與算法流程
        2.2.2 初始腔體模型提取方法
        2.2.3 動態(tài)腔體模型的創(chuàng)建方法
        2.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    2.3 腔體空間幾何形態(tài)評價指標(biāo)
        2.3.1 全局空間聚集度
        2.3.2 局部空間聚集度
        2.3.3 相對空間聚集度
        2.3.4 方向聚集度與順應(yīng)方向
        2.3.5 層次方向聚集度
    2.4 本章小結(jié)
第三章 廣義腔體語義分割及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提取算法
    3.1 問題描述與算法流程
        3.1.1 問題描述
        3.1.2 算法流程
    3.2 顯式分割輪廓的構(gòu)造方法
        3.2.1 實(shí)值標(biāo)量函數(shù)定義
        3.2.2 關(guān)鍵點(diǎn)識別與關(guān)鍵環(huán)計算
        3.2.3 關(guān)鍵環(huán)與特征線連接
    3.3 形狀分割算法
        3.3.1 分割算法
        3.3.2 特殊處理
    3.4 子腔體網(wǎng)絡(luò)及其構(gòu)建算法
        3.4.1 子腔體網(wǎng)絡(luò)的定義及其特性
        3.4.2 構(gòu)建算法
    3.5 結(jié)果分析與討論
        3.5.1 形狀分割結(jié)果
        3.5.2 算法的魯棒性分析
        3.5.3 算法比較
    3.6 本章小結(jié)
第四章 廣義腔體空間的可達(dá)性分析
    4.1 腔體空間可達(dá)性定義與分類
    4.2 本征空間可達(dá)性
        4.2.1 本征空間可達(dá)性的量化依據(jù)
        4.2.2 本征空間可達(dá)性的計算
    4.3 本征-器械空間可達(dá)性
    4.4 特征輪廓提取算法
        4.4.1 多判別指標(biāo)的特征識別方法
        4.4.2 局部采樣追蹤算法
        4.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及算法比較
    4.5 基于特征輪廓的敏感組織邊界面識別
        4.5.1 關(guān)鍵點(diǎn)識別
        4.5.2 敏感組織邊界面識別案例
    4.6 本章小結(jié)
第五章 術(shù)前規(guī)劃方案制訂及可視化
    5.1 手術(shù)方案的形式化定義
        5.1.1 手術(shù)方案的關(guān)鍵要素
        5.1.2 組成要素的形式化定義
        5.1.3 手術(shù)方案的存儲結(jié)構(gòu)
    5.2 手術(shù)路徑規(guī)劃算法
    5.3 手術(shù)操作空間的量化塑造
        5.3.1 問題描述
        5.3.2 約束組織的識別方法
        5.3.3 空間塑造策略及量化參數(shù)計算
    5.4 手術(shù)方案的實(shí)例化
        5.4.1 統(tǒng)計手術(shù)過程模型的建模方法
        5.4.2 個性化患者手術(shù)方案的實(shí)例化
    5.5 數(shù)字化手術(shù)方案的可視化呈現(xiàn)
        5.5.1 結(jié)構(gòu)化虛擬場景生成
        5.5.2 手術(shù)過程的可視化
    5.6 本章小結(jié)
第六章 膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)
    6.1 廣義腔體的構(gòu)成
    6.2 手術(shù)規(guī)劃及訓(xùn)練系統(tǒng)平臺
        6.2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)
        6.2.2 硬件平臺
        6.2.3 軟件模塊
    6.3 手術(shù)規(guī)劃模塊設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
        6.3.1 基礎(chǔ)模塊
        6.3.2 規(guī)劃應(yīng)用模塊
    6.4 術(shù)前規(guī)劃應(yīng)用案例
        6.4.1 需求分析
        6.4.2 術(shù)前規(guī)劃流程
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的論文及項(xiàng)目
致謝
附錄1 游離體摘除術(shù)手術(shù)方案


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3682634