本文關(guān)鍵詞：醫(yī)學超聲的圖像引導手術(shù)關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：圖像引導手術(shù)技術(shù)是醫(yī)學領(lǐng)域中的一項重要技術(shù),術(shù)前能夠為醫(yī)生提供病灶區(qū)域影像進行手術(shù)規(guī)劃,術(shù)中能夠?qū)崟r定位手術(shù)器械的空間位置信息,為醫(yī)生呈現(xiàn)手術(shù)器械在病灶區(qū)域的三維空間結(jié)構(gòu)信息,能使醫(yī)生準確有效的實施手術(shù)操作。圖像引導手術(shù)根據(jù)獲取圖像的時間來劃分主要有兩大類,一類是術(shù)前—術(shù)中圖像結(jié)合的引導,另一類是術(shù)中—術(shù)中圖像結(jié)合的實時引導。目前國內(nèi)對第一類的研究較多,已廣泛地應(yīng)用在臨床上,對第二類的研究較少。第二類具有解決手術(shù)中組織器官的移動或因呼吸、心律、氣腹等引起的形變的優(yōu)勢,因此對其研究很有必要,且能夠為之后實時手術(shù)導航系統(tǒng)的建立提供理論和實驗基礎(chǔ)。本文對醫(yī)學超聲的圖像引導手術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)進行了專門研究,首先介紹了關(guān)鍵技術(shù)中醫(yī)學成像、空間定位、手術(shù)器械標定、圖像配準和顯示的理論部分,然后根據(jù)實際的設(shè)備和實驗環(huán)境對理論部分進行展開探討和實驗,所做的工作包括以下幾個方面:首先,在學習和理解NDI光學定位設(shè)備原理的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計并實現(xiàn)了光學定位設(shè)備和計算機之間的數(shù)據(jù)通信,主要包含光學定位中三維空間信息采集、發(fā)送、接收、保存,為之后使用光學定位設(shè)備開展實驗工作快速地提供精確數(shù)據(jù)信息。其次,手術(shù)器械標定的實現(xiàn),它是圖像引導手術(shù)中不可缺少的部分,旨在達到空間坐標系的統(tǒng)一。文中使用了超聲儀和內(nèi)窺鏡設(shè)備,需要分別進行超聲探頭標定和內(nèi)窺鏡探針標定。針對超聲探頭標定設(shè)計了一種能夠固定探頭的面型標定模板和一種基于光學定位的超聲圖像標定方法,這一方法充分了利用了模板的優(yōu)勢,實驗結(jié)果顯示當標定圖像大于20幅時本方法的平均誤差小于2.72mm,具有精度高,操作簡便,設(shè)備靈活等特點,在超聲圖像引導手術(shù)的應(yīng)用方面具有很高的可行性。針對內(nèi)窺鏡探針標定提出一種基于張正友的攝像機標定方法,其標定平均誤差為1.81mm。最后,對超聲圖像和內(nèi)窺鏡圖像進行配準和顯示,結(jié)合兩者圖像的特點,提出了基于特征點進行圖像配準的方法。具體是利用SURF算法進行相應(yīng)的特征點選取與配準。同時采用了一種新的特征點選取與對應(yīng)方法。實驗結(jié)果表明本方法的配準精度和配準時間滿足圖像引導手術(shù)導航的精度和實時要求。
【關(guān)鍵詞】：圖像引導手術(shù) 超聲圖像標定 光學定位 圖像配準
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R445.1;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文的結(jié)構(gòu)與安排12-14
• 第2章 圖像引導手術(shù)關(guān)鍵技術(shù)的理論概述14-22
• 2.1 醫(yī)學成像技術(shù)14-15
• 2.2 空間定位技術(shù)15-16
• 2.3 手術(shù)器械標定技術(shù)16
• 2.4 圖像配準技術(shù)16-20
• 2.4.1 醫(yī)學圖像配準概述16-17
• 2.4.2 醫(yī)學圖像配準方法17-18
• 2.4.3 醫(yī)學圖像配準的要素18-20
• 2.5 圖像引導手術(shù)過程20-21
• 2.6 本章小結(jié)21-22
• 第3章 超聲探頭標定方法和空間定位的數(shù)據(jù)通信及坐標表示法22-40
• 3.1 基于光學定位的超聲探頭的標定方法22-28
• 3.1.1 基本知識22-24
• 3.1.2 標定模板設(shè)計24-25
• 3.1.3 標定算法25
• 3.1.4 實驗過程及結(jié)果25-28
• 3.2 定位技術(shù)原理及數(shù)據(jù)通信28-35
• 3.2.1 光學定位技術(shù)原理28-29
• 3.2.2 通信原理29-31
• 3.2.3 數(shù)據(jù)收發(fā)31-35
• 3.3 空間坐標表示法35-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 醫(yī)學圖像配準40-50
• 4.1 準備工作40-41
• 4.2 醫(yī)學圖像配準算法41-48
• 4.2.1 基于特征點的醫(yī)學圖像配準算法41-46
• 4.2.2 基于互信息的醫(yī)學圖像配準算法46-47
• 4.2.3 算法選取與測試47-48
• 4.3 實驗結(jié)果和分析48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 第5章 總結(jié)和展望50-52
• 總結(jié)50
• 展望50-52
• 參考文獻52-56
• 致謝56-57
• 附錄A 論文中的用圖57-59
• 附錄B 論文中的用表59-60
• 個人簡歷60-61
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文61

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本文編號：813369