本文關鍵詞：基于紅外定位的可視化穿刺導航系統(tǒng)研究

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【摘要】：穿刺手術因其創(chuàng)傷面積小、疼痛感輕、恢復速度快、手術并發(fā)癥少等優(yōu)點,在病理活檢、粒子植入及射頻消融等經皮介入手術方面得到了廣泛的臨床應用。目前臨床普遍采用盲穿法進行穿刺,過于依賴醫(yī)生的個人經驗。圖像引導穿刺技術在術前評估及術中導航方面具有重要的臨床意義,超聲因其實時性、無輻射等優(yōu)點受到了廣泛的關注,但存在圖像質量不理想、入針角度有限、應用場景受限等問題,并未在臨床得以推廣。本文針對目前臨床穿刺手術中普遍存在的問題,提出了相應的解決方案,并以此為依據構建了一套基于紅外定位的可視化穿刺導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于VTK(Visualization Toolkit, VTK)框架對術前計算機斷層成像(Computer Tomography, CT)圖像進行信息解讀、可視化展示與交互,并在三維場景中渲染出病人體數(shù)據與數(shù)據定義(體表標記、敏感組織、穿刺路徑等),幫助醫(yī)生更好地進行術前評估。術中系統(tǒng)使用紅外定位系統(tǒng)對空間中的定位標記進行追蹤,通過計算機實時配準,計算穿刺針與預定義穿刺路徑之間的偏差,并在三維場景中渲染出穿刺針與體數(shù)據之間的相對位置關系,同時給出直觀的引導信息,使醫(yī)生對手術進程一目了然。為了驗證基于紅外定位的可視化穿刺導航系統(tǒng)的定位精度,我們設計了一系列的實驗。實驗結果表明,穿刺針在(x,y,z)三個方向上的定位精度在(0.6mm,0.6mm,0.6mm)以內,定位距離偏差小于1.Omm；系統(tǒng)在(x,y,z)三個方向上的定位精度在(1.0mm,1.0mm,1.5mm)以內,定位距離偏差小于2.0mm。滿足臨床穿刺手術定位導航的要求。最后,我們對系統(tǒng)定位誤差進行了分析,并討論了系統(tǒng)中存在的不足,以及未來研究發(fā)展的方向。
【關鍵詞】：紅外定位 信息可視化 穿刺導航 基于點配準
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN219;R446.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 符號說明8-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題背景與研究目的和意義9-10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 論文主要研究內容13-15
• 1.4 論文結構15-16
• 第二章 系統(tǒng)構成及工作流程16-26
• 2.1 引言16-17
• 2.2 臨床穿刺手術中存在的問題17-18
• 2.3 應對臨床穿刺手術常見問題的解決方案18-19
• 2.4 基于紅外定位的可視化穿刺導航系統(tǒng)工作流程19-25
• 2.5 本章小結25-26
• 第三章 可視化穿刺導航系統(tǒng)的關鍵技術研究26-56
• 3.1 引言26
• 3.2 系統(tǒng)搭建平臺及關鍵技術26-37
• 3.2.1 Qt27-29
• 3.2.2 VTK29-36
• 3.2.3 ITK36-37
• 3.2.4 CTK37
• 3.3 DICOM協(xié)議37-45
• 3.3.1 起源與發(fā)展37-38
• 3.3.2 組成38-41
• 3.3.3 圖像數(shù)據與元數(shù)據41-43
• 3.3.4 坐標系43-45
• 3.4 基于紅外定位的配準技術45-48
• 3.4.1 參考點集的獲取46
• 3.4.2 基于幾何拓撲結構的配準46-47
• 3.4.3 針對穿刺手術的配準算法優(yōu)化47-48
• 3.5 引導信息可視化技術48-55
• 3.6 本章小結55-56
• 第四章 實驗設計與結果討論分析56-66
• 4.1 引言56
• 4.2 實驗目的56
• 4.3 實驗步驟設計56-59
• 4.4 實驗結果數(shù)據與討論分析59-64
• 4.4.1 穿刺針針尖定位數(shù)據59-63
• 4.4.2 穿刺導航系統(tǒng)導航信息63-64
• 4.4.3 可視化穿刺導航系統(tǒng)定位偏差數(shù)據64
• 4.5 本章小結64-66
• 第五章 總結與展望66-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72-73
• 碩士研究生期間主要工作及相關成果73-74

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本文編號：623638