椎板減壓術(shù)需要脊柱外科醫(yī)生手持骨鉆剔除病灶區(qū)椎板,緩解被壓迫神經(jīng)的壓力。椎板減壓術(shù)是風(fēng)險(xiǎn)高、難度大的外科手術(shù)之一,對醫(yī)生要求很高,需要醫(yī)生有高深的手術(shù)技巧、強(qiáng)大的心理素質(zhì)、時(shí)刻飽滿的精神狀態(tài)。然而,隨著社會(huì)老齡化加快,脊柱疾病發(fā)病率日趨上升,技巧型、經(jīng)驗(yàn)型脊柱外科醫(yī)生嚴(yán)重不足。相比于醫(yī)生徒手操作,脊柱手術(shù)機(jī)器人擁有定位更準(zhǔn)、運(yùn)動(dòng)更穩(wěn)、操作更精等優(yōu)點(diǎn);此外,脊柱CT圖像含有豐富的醫(yī)療信息,使用計(jì)算機(jī)分析、處理圖像后,可以判定病變位置并進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃,克服人工識別易受主觀經(jīng)驗(yàn)、環(huán)境變化等內(nèi)外部因素影響的弊端。本文將基于CT圖像完成機(jī)器人輔助的椎板減壓手術(shù)規(guī)劃,下面將從脊柱CT圖像語義分割、基于BEGAN的脊柱CT圖像椎孔修復(fù)、椎板減壓手術(shù)規(guī)劃等三個(gè)方面依次展開介紹。針對CT圖像中除脊柱外的背景區(qū)域會(huì)影響后續(xù)圖像分類、修復(fù)、手術(shù)規(guī)劃等所有工作的問題,采取圖像語義分割來提取目標(biāo)區(qū)域。首先采用水平集法與MATLAB手工制作數(shù)據(jù)集法相結(jié)合創(chuàng)建U-net訓(xùn)練數(shù)據(jù)集,然后分別搭建U-net二值與三值語義分割模型,對其進(jìn)行訓(xùn)練、驗(yàn)證與測試,不斷優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能,為后續(xù)圖像修復(fù)與手術(shù)規(guī)劃打下基礎(chǔ)。同時(shí),基于移動(dòng)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 研究背景和意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 脊柱手術(shù)輔助機(jī)器人系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 CT圖像分割國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.3 圖像語義修復(fù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.4 基于CT圖像手術(shù)規(guī)劃方法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 脊柱CT圖像語義分割
    2.1 引言
    2.2 基于水平集的CT圖像分割
    2.3 基于U-net的 CT圖像語義分割
        2.3.1 U-net網(wǎng)絡(luò)模型搭建
        2.3.2 U-net訓(xùn)練數(shù)據(jù)集建立與模型訓(xùn)練
    2.4 基于移動(dòng)立方體算法的三維重建
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于BEGAN的脊柱CT圖像椎孔修復(fù)
    3.1 引言
    3.2 基于ResNet的椎孔分類
        3.2.1 ResNet網(wǎng)絡(luò)模型搭建
        3.2.2 ResNet數(shù)據(jù)集建立與網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練
    3.3 搭建BEGAN椎孔修復(fù)模型
        3.3.1 BEGAN數(shù)據(jù)集建立
        3.3.2 BEGAN模型搭建與訓(xùn)練
    3.4 基于BEGAN的椎孔修復(fù)及椎管提取
        3.4.1 標(biāo)記椎孔待修復(fù)區(qū)域
        3.4.2 椎孔修復(fù)與椎管提取
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于CT圖像的椎板減壓手術(shù)規(guī)劃
    4.1 前言
    4.2 椎板減壓手術(shù)路徑規(guī)劃
        4.2.1 椎板的離散表達(dá)
        4.2.2 手術(shù)路徑規(guī)劃
    4.3 椎板減壓手術(shù)骨鉆磨削姿態(tài)規(guī)劃
        4.3.1 基于最小二乘橢圓擬合算法的棘突二維姿態(tài)確定
        4.3.2 骨鉆磨削三維姿態(tài)估計(jì)
    4.4 椎板減壓手術(shù)速度規(guī)劃
        4.4.1 虛擬力映射
        4.4.2 基于動(dòng)力學(xué)的速度映射
    4.5 本章小結(jié)
第5章 機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)與椎板磨削實(shí)驗(yàn)
    5.1 前言
    5.2 機(jī)器人操作平臺設(shè)計(jì)
        5.2.1 機(jī)器人硬件平臺搭建
        5.2.2 機(jī)器人軟件平臺搭建
    5.3 椎板磨削實(shí)驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3180424