【摘要】：中國心血管病報(bào)告表明,心血管疾病的患病率和死亡率呈現(xiàn)逐年持續(xù)上升趨勢,由于經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入手術(shù)具有創(chuàng)傷小、恢復(fù)時(shí)間短、安全性高等優(yōu)點(diǎn),許多醫(yī)生已經(jīng)將其作為治療冠心病的主要方案。但是傳統(tǒng)的介入手術(shù)面臨著諸多挑戰(zhàn):a)在手術(shù)過程中,雖然醫(yī)生穿著沉重鉛衣,但是頭部依然會(huì)暴露在X射線下,會(huì)對(duì)醫(yī)生健康造成嚴(yán)重?fù)p害;b)醫(yī)療資源分配嚴(yán)重不均衡,多數(shù)心血管疾病患者不能接受有效治療。而解決這些問題的有效途徑就是使用機(jī)器人技術(shù)來輔助介入手術(shù)操作,機(jī)器人輔助技術(shù)其主要包括介入手術(shù)機(jī)器人輔助操作和圖像引導(dǎo)下的視覺輔助操作。本文立足術(shù)中圖像導(dǎo)航系統(tǒng)在臨床的迫切需求,基于實(shí)驗(yàn)室已研制的血管介入手術(shù)機(jī)器人平臺(tái),結(jié)合國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“血管微創(chuàng)介入手術(shù)機(jī)器人的基礎(chǔ)問題研究”(61533016)和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃數(shù)字診療裝備研發(fā)專項(xiàng)課題“視覺引導(dǎo)下操作主從運(yùn)動(dòng)控制和軟件系統(tǒng)工程”(2017YFC0110804),開展了術(shù)中介入器械的跟蹤和運(yùn)動(dòng)路徑識(shí)別方法的研究。本文首先對(duì)術(shù)中DSA冠脈圖像進(jìn)行去噪處理、然后對(duì)介入器械和手術(shù)路徑識(shí)別的相關(guān)算法進(jìn)行研究。本文的主要研究內(nèi)容和貢獻(xiàn)如下:第一,針對(duì)冠脈介入手術(shù)過程中DSA圖像存在的噪聲問題,本文提出了一種基于編碼解碼結(jié)構(gòu)的圖像去噪方法,利用卷積網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力,學(xué)習(xí)噪聲圖像到噪聲的映射關(guān)系。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)圖像去噪,為后續(xù)的圖像導(dǎo)航系統(tǒng)提供高質(zhì)量的視頻序列。第二,針對(duì)傳統(tǒng)方法對(duì)介入手術(shù)器械跟蹤準(zhǔn)確率低、實(shí)時(shí)性和魯棒性差問題。本文提出了DSA圖像增強(qiáng)的新方法,大大提高了檢測網(wǎng)絡(luò)的魯棒性;提出了基于RPN和resnet-101的手術(shù)器械檢測方法,顯著提高了手術(shù)器械檢測速度和準(zhǔn)確率;最后提出了Canny邊緣分割方法,得到了良好的分割結(jié)果。第三,針對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)中無法識(shí)別手術(shù)器械運(yùn)動(dòng)路徑問題,本文提出了基于全卷積的手術(shù)運(yùn)動(dòng)路徑識(shí)別方法。使用了更深的卷積層、加入跳躍連接、采用多圖像輸入、多特征融合輸出的方式,最終得到了良好的路徑分割結(jié)果。最后,對(duì)論文的工作進(jìn)行了總結(jié),并提出了下一步的工作計(jì)劃。
【圖文】：

及缺乏必要的鍛煉，讓現(xiàn)代人患上了“富貴病”�！案毁F病”主要包括高血壓、高血脂和高血糖的“三高”癥狀。而高血壓又是導(dǎo)致心血管疾病的重要誘因。冠心病的病變主要如圖1-1所示，過多的高膽固醇物質(zhì)在心臟冠脈的內(nèi)壁沉淀，堵塞血管造成狹窄或者完全堵塞的現(xiàn)象。圖 1-1 冠脈分支脂肪堆積Fig.1-1 Coronary branch fat stacking冠心病的治療方式主要包括：培養(yǎng)良好的生活習(xí)慣[4]、使用藥物緩解血管再狹窄、心臟搭橋[5]、經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入手術(shù)[6]，前兩種治療方式主要針對(duì)的是患病較輕的患者，而對(duì)于患病嚴(yán)重且直接危及到生命安全的患者需要采用心臟搭橋術(shù)和經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入手術(shù)，心臟搭橋是從自身健康血管中截取一段，通過移植

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文堵塞血管的兩端，另開一個(gè)健康的血路來保證血液流通，，如圖 1-2 所示，臟搭橋手術(shù)可以解決心臟病變問題，但是搭橋手術(shù)在實(shí)施中具有較高危險(xiǎn)后病人恢復(fù)緩慢。經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入手術(shù)，如圖 1-3 所示，利用導(dǎo)引導(dǎo)絲送入病變部位，撐起病變部位的堵塞，由此可以解決病變問題，而且具有，手術(shù)恢復(fù)快，安全性高等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，血管介入手術(shù)已經(jīng)生公認(rèn)的治療心血管疾病的重要手段，我國每年血管介入診療手術(shù)臺(tái)數(shù)呈逐幅上升趨勢。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP242;R541.4

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本文編號(hào)：2612157