發(fā)布時(shí)間：2021-06-25 10:01

　　上世紀(jì)90年代以來(lái),介入式熱消融技術(shù)逐漸在臨床腫瘤治療中得到廣泛應(yīng)用,出現(xiàn)了在超聲圖像引導(dǎo)下的腫瘤微波消融手術(shù)系統(tǒng)及其機(jī)器人輔助治療系統(tǒng)。但是這些系統(tǒng)在臨床治療中,依然存在著無(wú)法在三維環(huán)境中進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃、超聲引導(dǎo)圖像顯示在醫(yī)生手術(shù)視野范圍之外等局限性,限制了手術(shù)質(zhì)量的提高。而基于發(fā)展迅速的頭戴式虛擬顯示設(shè)備開發(fā)出的虛擬手術(shù)系統(tǒng)成為解決以上問(wèn)題的新途徑。本文以微軟HoloLens頭戴式混合現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備為基礎(chǔ),使用Untiy3D軟件平臺(tái)開發(fā)出了超聲引導(dǎo)腫瘤微波消融虛擬手術(shù)系統(tǒng),并在手術(shù)病灶三維建模、超聲圖像傳輸、手術(shù)路徑規(guī)劃等方面進(jìn)行了研究工作。在病灶三維建模方面,選擇使用成熟的醫(yī)學(xué)建模軟件Mimics,詳細(xì)研究了基于閾值分割的CT圖像三維重建方法,對(duì)CT圖像進(jìn)行灰度調(diào)整與組織分割等操作,重建了適用于微波消融治療的真實(shí)肝臟、腎臟、胰腺等腫瘤病灶的三維模型。在超聲圖像傳輸方面,采用Socket編程與UDP通訊協(xié)議進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?在HoloLens中實(shí)現(xiàn)了超聲引導(dǎo)圖像與手術(shù)視野的融合,改善了醫(yī)生在使用術(shù)中超聲引導(dǎo)時(shí)手眼協(xié)調(diào)的狀況。在手術(shù)路徑規(guī)劃方面,實(shí)現(xiàn)了在佩戴HoloLens設(shè)備的情... 

【文章來(lái)源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：101 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３第一套虛擬手術(shù)系統(tǒng)ｔ２４］?

十分重要的作用與意義，并且已經(jīng)開始應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)當(dāng)中。??在１９９６年的全球第四屆醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)會(huì)議上，ＳａｔａｖａＲＭ［２１］正式提出將醫(yī)學(xué)虛擬??現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)框架的發(fā)展分為三個(gè)階段，如圖１－２所示：??（?ｆｃａａｓａ）?（?ｘｓｓ?）?考慮器官生理機(jī)能的生理??第二代?乂?ｙ?Ｖ?乂?學(xué)仿真??（）?（?ａ？?）??ｖ?Ｊ?ｖ?ｙ?加入人體組織物理特性的??＿?＾?物理學(xué)仿真??第－代?（Ｔ）?Ｑ??＾＾?＾Ｖ?著重于人體結(jié)構(gòu)組成的解??第一代?廣一￣￣、?廣＼?剖學(xué)仿真??圖１－２虛擬手術(shù)發(fā)展三個(gè)階段??Ｆｉｇ．１－２?Ｔｈｒｅｅ?ｓｔａｇｅｓ?ｏｆ?ｖｉｒｔｕａｌ?ｓｕｒｇｅｒｙ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ??ｉ．第一階段：幾何特征??這一階段虛擬手術(shù)系統(tǒng)發(fā)展重點(diǎn)在于能夠表現(xiàn)出人體的幾何模型，主要工作是完??成人體幾何特征的刻畫，形成人體解剖數(shù)據(jù)集，并將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的沉浸與漫游等??特性用于這一數(shù)據(jù)集，主要應(yīng)用于向醫(yī)務(wù)人員展示人體解剖知識(shí)，將平面圖躍然于紙??上

這是較早可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)真實(shí)反饋力的一套系統(tǒng)［２８］。１９９７年，Ｄｅｌｐ等人利用美國(guó)醫(yī)學(xué)??國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Ｖｉｓｉｂｌｅ?Ｈｕｍａｎ項(xiàng)目中人體切片數(shù)據(jù)中的腿部數(shù)據(jù)，成功研發(fā)出一套三??維顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)手術(shù)場(chǎng)景的三維顯示，如圖１－５所示。這套能進(jìn)??行三維手術(shù)場(chǎng)景顯示的虛擬手術(shù)系統(tǒng)，成功建立起一個(gè)受傷的腿部模型，并且可以成??功模擬手術(shù)中人體軟組織在受到手術(shù)工具的外力與切割之后發(fā)生的形變與流血效果。??受限于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，此系統(tǒng)依然不夠完善，但依然是虛擬手術(shù)系統(tǒng)研宄的??一大進(jìn)步，對(duì)于虛擬手術(shù)系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展具有十分重要的指導(dǎo)意義［２９］。Ｃｏｔｉｎ等人在??１９９９年，建立一套真正意義上具備完善交互功能的虛擬手術(shù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)??根據(jù)虛擬手術(shù)系統(tǒng)中設(shè)備的位置計(jì)算出模擬器官軟組織產(chǎn)生的形變量［３Ｑ］。這些都是虛??擬手術(shù)系統(tǒng)發(fā)展早期階段具有代表性的成果，對(duì)虛擬手術(shù)系統(tǒng)的研宄具有開創(chuàng)性的意??義。??圖１－５腿部虛擬手術(shù)交互系統(tǒng)［２９］??Ｆｉｇ．?１－５?Ｌｅｇ?ｖｉｒｔｕａｌ?ｓｕｒｇｅｒｙ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ?ｓｙｓｔｅｍ［２９］??隨著計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬手術(shù)研究也步入發(fā)展的快車道，美國(guó)、歐??洲以及日本的許多研究機(jī)構(gòu)與公司涌現(xiàn)出大量的虛擬手術(shù)產(chǎn)品。??加州大學(xué)伯克利分校研發(fā)出一套用于進(jìn)行手術(shù)路徑規(guī)劃的虛擬注射手術(shù)系統(tǒng)［３１］。??１９９９年美國(guó)Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ醫(yī)學(xué)公司研發(fā)出一套具備力反饋功能的虛擬注射系統(tǒng)??ＣａｔｈＳｉｍ［＇如圖１－６所示，在使用過(guò)程中可以感受到注射器和皮膚之間的接觸與穿??刺效果。??６?

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3249007