發(fā)布時(shí)間：2021-12-23 10:31

　　放射性粒子植入治療具有創(chuàng)傷小,放射劑量定量、定向可控,對(duì)周圍組織器官損傷小,術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率低,具有更低的副作用風(fēng)險(xiǎn)等特點(diǎn),已經(jīng)成為臨床腫瘤放療的發(fā)展方向。目前臨床上前列腺粒子植入治療是醫(yī)生通過(guò)手動(dòng)粒子植入裝置將放射性粒子植入到病灶區(qū)域,達(dá)到定點(diǎn)放療的效果,但同時(shí)存在勞動(dòng)強(qiáng)度高,粒子植入精度低,效率低等問(wèn)題。采用粒子植入機(jī)器人輔助醫(yī)生完成粒子植入手術(shù)可以有效的解決這些問(wèn)題,但依然存在圖像導(dǎo)航信息單一、不直觀,人機(jī)交互過(guò)程不自然,操作復(fù)雜,這些問(wèn)題制約了粒子植入機(jī)器人手術(shù)治療效果,本文將研究前列腺粒子植入機(jī)器人人機(jī)交互控制,從而實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)交互操作下精準(zhǔn)、高效地完成粒子植入手術(shù)。臨床上粒子植入手術(shù)采用術(shù)中超聲圖像引導(dǎo),超聲圖像具實(shí)時(shí)性,但是對(duì)軟組織分辨率低,只有二維圖像信息,因此對(duì)術(shù)前MRI序列圖像進(jìn)行三維重建,首先對(duì)MRI序列圖像進(jìn)行預(yù)處理,減少噪聲對(duì)圖像成像質(zhì)量的影響,增強(qiáng)圖像特征。分別采用閾值分割、區(qū)域生長(zhǎng)以及邊緣分割進(jìn)行圖像分割及實(shí)現(xiàn),分割出前列腺及周圍組織器官,根據(jù)圖像分割結(jié)果進(jìn)行面繪制得到重建的前列腺以及周圍的組織器官三維可視化模型,為粒子植入規(guī)劃和混合現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)。... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：116 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

機(jī)器人輔助前Fig.1-3Robot-assistedbrach

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-器人能夠執(zhí)行定位、針的穿刺和旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)，將放射性粒子植入到目標(biāo)靶點(diǎn)位置。操縱器的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)基于兩層設(shè)計(jì)，通常稱為宏-微系統(tǒng)，如圖1-4所示。宏平臺(tái)負(fù)責(zé)大體運(yùn)動(dòng)，并用于將針尖定位在皮膚入口點(diǎn)，微平臺(tái)執(zhí)行更精細(xì)的運(yùn)動(dòng)并執(zhí)行針的定向和插入。該方法在解耦運(yùn)動(dòng)方面具有益處，因此增加了系統(tǒng)安全性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)的平均定向誤差為1.45mm。圖1-45自由度新型皮下介入機(jī)器人Fig.1-45degreeoffreedomnewsubcutaneousinterventionrobot2007年，美國(guó)ThomasJeffersonUniversity的YanYu[13,14]等人設(shè)計(jì)了一個(gè)16自由度前列腺近距離治療機(jī)器人系統(tǒng),包含9自由度的移動(dòng)平臺(tái)（其中包括3自由手推車和6自由度定位機(jī)構(gòu)），實(shí)現(xiàn)手術(shù)機(jī)器人的定位，和7自由度的手術(shù)模塊（其中包括3自由度定位機(jī)構(gòu)，2自由度超聲探頭驅(qū)動(dòng)器，2自由度針驅(qū)動(dòng)器），如圖1-5所示。其中移動(dòng)平臺(tái)模塊采用笛卡爾坐標(biāo)系，操作系統(tǒng)可以在半自動(dòng)和全自動(dòng)模式下進(jìn)行操作。為達(dá)到病人的安全，各種硬件和軟件檢查納入系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試針的放置精度和重復(fù)性，滿足臨床需要。2010年，該團(tuán)隊(duì)的Podder[15]等人設(shè)計(jì)了一種可以實(shí)現(xiàn)多針同時(shí)植入的前列腺粒子植入機(jī)器人系統(tǒng)，如圖1-6所示，該系統(tǒng)由5部分組成分別包括了旋轉(zhuǎn)針適配器、xy移動(dòng)手術(shù)托架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、粒子植入器和經(jīng)直腸超聲驅(qū)動(dòng)器。該機(jī)器人具有6個(gè)自由度，可以同時(shí)插入和旋轉(zhuǎn)16根針，根據(jù)劑量規(guī)劃自動(dòng)植入粒子，與單針植入相比，該系統(tǒng)能夠減少目標(biāo)靶點(diǎn)的移動(dòng)和植入操作時(shí)間。2009年，NikolaiHungr[16]等人研發(fā)出一種新的3D超聲引導(dǎo)的機(jī)器人前列腺近距離放射系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有在手術(shù)中跟蹤前列腺運(yùn)動(dòng)的能力，以允許劑量規(guī)劃和針軌跡適應(yīng)這些運(yùn)動(dòng)。如圖1-7所示，機(jī)器人由兩部分組成

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-6-圖1-5前列腺粒子植入機(jī)器人系統(tǒng)圖1-6Podder等研發(fā)的多通道機(jī)器人系統(tǒng)Fig.1-5ProstateseedimplantationrobotsystemFig.1-6MultichannelrobotsystemdevelopedbyPodderetal圖1-77自由度超聲引導(dǎo)的機(jī)器人圖1-8MRI兼容的機(jī)器人操縱器Fig.1-77degreeoffreedomultrasoundguidedrobotFig.1-8MRI-compatiblerobotmanipulator2015年，Ki-YoungKim[17]等人提出一種MRI兼容的機(jī)器人操縱器，能夠在MRI掃描儀中執(zhí)行前列腺活檢和近距離放射治療。所提出的機(jī)器人操作器主要由4自由度的定位機(jī)器人和3自由度的針驅(qū)動(dòng)器組成，定位機(jī)器人包括兩個(gè)梯形連桿機(jī)構(gòu)，將針定向送到患者的前列腺出，針驅(qū)動(dòng)器可以操作常規(guī)活檢槍并向活檢槍提供所需的自由度，針驅(qū)動(dòng)器可以從定位機(jī)器人上拆卸，如圖1-8所示。（2）國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀2008年，哈爾濱理工大學(xué)張永德等人研究了一種前列腺活檢機(jī)器人系統(tǒng)[18]，該系統(tǒng)是將穿刺活檢機(jī)構(gòu)安裝在Motoman機(jī)器人末端，進(jìn)行穿刺活檢實(shí)驗(yàn)。2012

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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