近年來,前列腺癌的發(fā)病率一直呈增長趨勢。目前,前列癌診斷和治療的主流方法仍然是醫(yī)學影像引導下的介入診療法。超聲（US）及磁共振成像（MRI）作為前列腺介入療法中最常用的兩種醫(yī)學成像方式各具優(yōu)缺點,國內(nèi)外研究者們提出將術(shù)前MRI圖像與術(shù)中US圖像相結(jié)合的導航方法。本文針對前列腺MRI圖像及US圖像的分割、配準、融合等關(guān)鍵技術(shù)及結(jié)合電磁定位設(shè)備共同引導機器人完成手術(shù)的方法進行研究并探討。首先,對前列腺介入治療系統(tǒng)進行需求分析,確定系統(tǒng)的基本構(gòu)成及工作流程;對目前主流醫(yī)學圖像處理平臺進行對比研究,從對外部系統(tǒng)的支持程度、開放性、可擴展性等角度選擇3D Slicer作為本系統(tǒng)的醫(yī)學圖像處理平臺,以此為基礎(chǔ)進行模塊擴展形成系統(tǒng)的導航軟件;設(shè)計了一種適合前列腺介入治療的PRR構(gòu)型機器人本體結(jié)構(gòu)及相應的機器人控制系統(tǒng)。其次,將US圖像和MRI圖像中的前列腺輪廓提取出來,為圖像配準做準備。針對前列腺MRI圖像缺乏可靠區(qū)域均勻性和紋理、在端部切片中缺少邊界段等問題,提出了一種基于自適應先驗形狀模型的分割方法,該方法能根據(jù)自適應先驗模型獲得準確、可靠的前列腺MRI圖像輪廓。針對前列腺US圖像本身的信噪比較... 

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 MRI-US圖像融合方法用于前列腺介入治療
        1.2.2 前列腺MRI及US圖像分割
        1.2.3 前列腺MRI-US圖像配準
    1.3 課題來源及研究內(nèi)容
        1.3.1 課題來源
        1.3.2 課題的主要研究內(nèi)容
第2章 MRI-US圖像融合前列腺介入治療系統(tǒng)設(shè)計與分析
    2.1 引言
    2.2 前列腺介入治療系統(tǒng)需求分析
    2.3 前列腺介入治療系統(tǒng)構(gòu)成及工作流程
    2.4 醫(yī)學圖像處理平臺的比較
    2.5 前列腺介入機器人結(jié)構(gòu)及分析
        2.5.1 空間需求分析
        2.5.2 機器人本體結(jié)構(gòu)
        2.5.3 機器人工作空間分析
        2.5.4 機器人靜力學分析
    2.6 前列腺介入機器人控制系統(tǒng)設(shè)計
        2.6.1 系統(tǒng)硬件框圖
        2.6.2 控制系統(tǒng)軟件功能層次
    2.7 本章小結(jié)
第3章 前列腺US及MRI圖像分割方法研究
    3.1 引言
    3.2 基于形狀先驗模型的前列腺MRI圖像分割
        3.2.1 自調(diào)節(jié)形狀先驗模型
        3.2.2 算法設(shè)計
        3.2.3 實驗及結(jié)果分析
    3.3 基于深度學習的前列腺US圖像分割
        3.3.1 深度學習
        3.3.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
        3.3.3 算法設(shè)計
        3.3.4 實驗及結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 前列腺MRI-US圖像配準方法研究
    4.1 引言
    4.2 醫(yī)學圖像配準的基本概念及框架
    4.3 基于改進的Active Demons前列腺MRI-US圖像配準
        4.3.1 光流場模型
        4.3.2 改進的Active Demons算法用于MRI-US圖像配準
    4.4 實驗及結(jié)果分析
        4.4.1 圖像的獲取與預處理
        4.4.2 配準實驗及結(jié)果
    4.5 本章小結(jié)
第5章 多傳感器數(shù)據(jù)融合及前列腺介入機器人導航實驗
    5.1 引言
    5.2 數(shù)據(jù)融合的概念及框架
    5.3 關(guān)鍵數(shù)據(jù)融合方案
    5.4 MRI數(shù)據(jù)和US數(shù)據(jù)的融合
    5.5 手術(shù)器械跟蹤數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)的融合
        5.5.1 US圖像傳感器
        5.5.2 電磁定位傳感器
        5.5.3 超聲探頭的標定
        5.5.4 手術(shù)針的電磁定位及誤差補償
        5.5.5 手術(shù)針和圖像空間配準及虛擬進針路徑
    5.6 實驗及結(jié)果分析
        5.6.1 MRI及US圖像數(shù)據(jù)的融合實驗
        5.6.2 超聲設(shè)備與導航系統(tǒng)的結(jié)合性驗證
        5.6.3 融合圖像引導前列腺介入機器人穿刺實驗
    5.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的研究成果
致謝



本文編號：3669536