傳統(tǒng)的計算機輔助微創(chuàng)脊柱手術導航系統(tǒng)主要把術前三維醫(yī)學影像信息與術中病人空間信息進行配準,對病灶進行精確定位,從而指導醫(yī)生進行手術穿刺操作。然而,在醫(yī)生根據(jù)配準結果進行相應的穿刺過程中伴隨著患者體位移動或呼吸影響,配準會出現(xiàn)偏差,導致穿刺不準確。因此醫(yī)生在術中不能完全信任配準結果,還需要實時觀察或掌握整個穿刺進程,實時檢查穿刺的準確性,避免因穿刺偏差給患者帶來傷害。通常醫(yī)生在微創(chuàng)脊柱手術中采用定時拍攝大量X光片的手段來掌握穿刺手術效果,這既會降低手術效率也會造成過量的輻射。因此,本文應用增強現(xiàn)實技術,開發(fā)了面向脊柱手術的增強現(xiàn)實導航系統(tǒng),幫助醫(yī)生實現(xiàn)對術中整個手術穿刺過程的實時監(jiān)測。本文對增強現(xiàn)實脊柱手術導航系統(tǒng)中的硬件和軟件構成分別進行了介紹。在硬件平臺上,使用高清攝像機來實時捕捉手術場景并傳輸給計算機,通過計算機得到虛實配準后的視頻信號由3D顯示器實時輸出,術中使用NDI實時跟蹤手術工具,并借助X光機檢驗手術穿刺的精度。在軟件平臺上,包含了視頻采集、攝像機標定、和三維注冊等模塊,實現(xiàn)實時監(jiān)控整個手術穿刺的進程。另外對整個增強現(xiàn)實導航系統(tǒng)的流程進行了詳細介紹,并闡述了各軟硬件模塊之間... 

【文章來源】：蘇州大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ的頭藍顯不器??

圖１－２用戶佩戴ＨｏｌｏＬｅｎｓ??

第一章緒論?面向脊柱導航系統(tǒng)的增強現(xiàn)實關鍵技術研究??Ｓ?ｉＴ??Ａ?Ｉ．敘一?＿??圖１－３觀察孕婦腹中的胎兒??日本的北海道大學醫(yī)學研究院將增強現(xiàn)實技術應用于計算機輔助脊柱手術導航??系統(tǒng)［２２－２３］。如圖１－４所示，該系統(tǒng)能實時跟蹤相機和帶標記板的頭戴式顯示器，并且??使用一臺高分辨率網(wǎng)絡攝像機連接頭戴式顯示器，外科醫(yī)生通過佩戴頭戴顯示器，觀??察３Ｄ引導圖像和手術室中每個患者的骨結構，制定精確的手術計劃。??圖１－４佩戴頭戴顯示器觀察骨結構??飛利浦公司在２０１７年開發(fā)出一套基于ＡＲ技術的醫(yī)療導航系統(tǒng)，并且已經(jīng)將此??系統(tǒng)應用于脊柱手術中［２４］。如圖１－５所示，飛利浦公司開發(fā)的ＡＲ手術導航系統(tǒng)使用??光學相機和環(huán)繞式Ｘ光機將患者的表面結構與Ｘ光圖片結合，真實地還原出患者內(nèi)??部的解刨結構，實時定位患者的病灶位置并且進行手術路徑規(guī)劃；醫(yī)生在手術中運用??ＡＲ導航將植入物準確地植入到正確的位置，在此過程中醫(yī)生不需要將患者的皮膚切??開來確認病灶位置，可大大減少患者的創(chuàng)傷。另外，在術中和術后患者不需要拍攝額??外的Ｘ光或ＣＴ圖片，能大大減少輻射傷害。??４??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]增強現(xiàn)實技術在教學活動中的應用研究[J]. 何朝杰,彭韌,張雪.  設計. 2019(01)
[2]增強現(xiàn)實技術在口腔醫(yī)學中的應用[J]. 張菊芳.  中國醫(yī)學教育技術. 2019(01)
[3]探析VR/AR應用場景及關鍵技術[J]. 夏蕾.  電腦編程技巧與維護. 2018(10)
[4]攝像機標定方法的比較分析[J]. 胡松,王道累.  上海電力學院學報. 2018(04)
[5]基于增強現(xiàn)實的計算機輔助微創(chuàng)手術導航系統(tǒng)[J]. 黃偉萍,韋孟宇,杜民,高欽泉.  信息技術與網(wǎng)絡安全. 2018(01)
[6]計算機輔助導航技術在骨科中的應用進展[J]. 郭衛(wèi)春,黃文俊,汪光曄.  中國醫(yī)藥導報. 2016(03)
[7]基于VTK的CT圖像三維重建與可視化[J]. 王冬欣,李哲.  實驗室研究與探索. 2015(08)
[8]脊柱外科計算機輔助手術導航系統(tǒng)應用現(xiàn)狀[J]. 張正東,李帥,李志良,楊操.  國際骨科學雜志. 2014(02)
[9]基于最近鄰Marching Cubes的醫(yī)學圖像三維重建[J]. 王旭初,王贊.  計算機工程與應用. 2012(18)
[10]基于兩步法的攝像機標定[J]. 李文濤,馬鉞.  控制工程. 2011(S1)

博士論文
[1]增強現(xiàn)實手術導航中的混合位姿跟蹤技術及可視化應用研究[D]. 賀長宇.北京理工大學 2015
[2]手持式增強現(xiàn)實神經(jīng)導航關鍵技術研究及其系統(tǒng)建立[D]. 鄧薇薇.復旦大學 2014

碩士論文
[1]基于單目視覺的攝像機標定與立體匹配技術的研究[D]. 梁立超.沈陽工業(yè)大學 2018
[2]醫(yī)學圖像三維重建算法研究[D]. 賀楠楠.河南工業(yè)大學 2018
[3]脊柱手術輔助機器人系統(tǒng)三維導航技術研究[D]. 楊詩怡.蘇州大學 2018
[4]增強現(xiàn)實中的虛實配準方法研究[D]. 林曉明.吉林大學 2016
[5]機器人輔助骨科手術導航關鍵技術研究[D]. 張建法.蘇州大學 2016
[6]大場景沉浸式虛擬現(xiàn)實游戲中的室內(nèi)定位技術研究[D]. 范張群.重慶郵電大學 2016
[7]面向腹腔微創(chuàng)手術的增強現(xiàn)實技術研究[D]. 王學占.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[8]CT圖像體繪制技術的研究與實現(xiàn)[D]. 張德枝.華中科技大學 2015
[9]計算機立體視覺中的攝像機標定算法的研究與應用[D]. 黃侃.沈陽工業(yè)大學 2007



本文編號：2999961