微創(chuàng)理念是現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)的重要思想,由于其具有創(chuàng)傷小、痛苦低、恢復(fù)快、操作簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)勢(shì),廣受醫(yī)患雙方的青睞。介入式微創(chuàng)手術(shù)是在醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的指導(dǎo)下導(dǎo)引治療器械至病變處進(jìn)行操作的手術(shù)方式,作為微創(chuàng)醫(yī)學(xué)的重要分支,近年來(lái)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。手術(shù)過(guò)程中的醫(yī)學(xué)影像導(dǎo)航是介入治療發(fā)展中的關(guān)鍵問(wèn)題之一,傳統(tǒng)的X光導(dǎo)航存在輻射劑量大、只能實(shí)現(xiàn)二維導(dǎo)航、需要使用造影劑等諸多缺陷,而新興的基于電磁跟蹤的導(dǎo)航方法具有良好的應(yīng)用前景。本文主要研究用于介入手術(shù)導(dǎo)航的電磁跟蹤方法。由于以往的電磁跟蹤方法大都依賴磁場(chǎng)模型、依賴迭代算法,故而增加了方法的復(fù)雜度并影響了其穩(wěn)定性和跟蹤精度。本文在回顧以往電磁跟蹤方法的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)磁場(chǎng)源磁場(chǎng)特性的分析,提出了基于磁棒旋轉(zhuǎn)搜索的電磁跟蹤新思路。該方法采用幾何非迭代的算法,能夠極大地降低電磁跟蹤方法的算法復(fù)雜度,提高其穩(wěn)定性；另外,由于該方法不依賴或較少依賴磁場(chǎng)分布的理論模型,可以從根本上消除由于磁場(chǎng)實(shí)際分布與理論分布之間的差異而帶來(lái)的定位/跟蹤誤差,取得良好的效果。本文首先提出了基于磁棒旋轉(zhuǎn)搜索的正交磁棒方法和雙獨(dú)立磁棒方法兩類電磁跟蹤方法,提出了機(jī)械掃描和電掃描兩類旋... 

【文章來(lái)源】：復(fù)旦大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：135 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
目錄
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 微創(chuàng)醫(yī)學(xué)
        1.1.2 介入治療
        1.1.3 介入式手術(shù)導(dǎo)航
    1.2 電磁跟蹤和電磁導(dǎo)航
        1.2.1 電磁跟蹤
        1.2.2 介入手術(shù)電磁導(dǎo)航
        1.2.3 電磁跟蹤的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 電磁跟蹤的其他應(yīng)用領(lǐng)域
    1.3 電磁跟蹤方法綜述
        1.3.1 系統(tǒng)配置
        1.3.2 磁場(chǎng)模型
        1.3.3 跟蹤算法
        1.3.4 校準(zhǔn)方法
    1.4 本文的研究?jī)?nèi)容
    1.5 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
第2章 基于磁棒旋轉(zhuǎn)搜索的方法
    2.1 引言
    2.2 磁場(chǎng)源特性分析
        2.2.1 磁場(chǎng)描述
        2.2.2 磁場(chǎng)特性分析
    2.3 基于磁棒旋轉(zhuǎn)搜索的電磁跟蹤方法
        2.3.1 旋轉(zhuǎn)的引入
        2.3.2 單磁棒磁場(chǎng)的二義性
        2.3.3 六自由度跟蹤的實(shí)現(xiàn)
    2.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式
        2.4.0 旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)方式
        2.4.1 磁場(chǎng)源的選擇
        2.4.2 磁場(chǎng)激勵(lì)方式
        2.4.3 傳感器
    2.5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 位置和方向算法
    3.1 剛體的空間旋轉(zhuǎn)
    3.2 正交磁棒方法
        3.2.1 坐標(biāo)系定義
        3.2.2 位置算法
        3.2.3 方向算法
    3.3 雙獨(dú)立磁棒方法
        3.3.1 坐標(biāo)系定義
        3.3.2 位置算法
        3.3.3 方向算法
    3.4 本章小結(jié)
第4章 搜索策略
    4.1 搜索過(guò)程
    4.2 搜索步長(zhǎng)策略
        4.2.1 定步長(zhǎng)策略
        4.2.2 可變搜索步長(zhǎng)
        4.2.3 自適應(yīng)步長(zhǎng)策略
    4.3 跟蹤方向判斷參數(shù)
    4.4 初始方向判斷參數(shù)
        4.4.1 水平方向判斷參數(shù)
        4.4.2 垂直方向判斷參數(shù)
        4.4.3 獨(dú)立磁棒方法的初始方向判斷
    4.5 本章小結(jié)
第5章 仿真研究和性能評(píng)估
    5.1 仿真方法
        5.1.1 引言
        5.1.2 有限元電磁場(chǎng)仿真和ANSYS
        5.1.3 模型建立和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)仿真
        5.1.4 仿真方法
    5.2 正交磁棒方法仿真研究
        5.2.1 誤差分布
        5.2.2 跟蹤步數(shù)分布
        5.2.3 統(tǒng)計(jì)性能
        5.2.4 討論
    5.3 雙磁棒方法仿真研究
        5.3.1 誤差分布
        5.3.2 步數(shù)分布
        5.3.3 統(tǒng)計(jì)性能
        5.3.4 討論
    5.4 對(duì)比研究
    5.5 本章小結(jié)
第6章 原型設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    6.1 原型設(shè)計(jì)
        6.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        6.1.2 硬件設(shè)計(jì)
        6.1.3 軟件設(shè)計(jì)
        6.1.4 原型系統(tǒng)照片
    6.2 實(shí)驗(yàn)方案
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        6.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        6.2.3 系統(tǒng)參數(shù)預(yù)標(biāo)定
        6.2.4 修正后的位置算法
    6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        6.3.1 位置誤差
        6.3.2 方向誤差
        6.3.3 跟蹤性能
    6.4 性能分析和討論
    6.5 本章小結(jié)
第7章 可變旋轉(zhuǎn)軸電磁跟蹤方法初探
    7.1 旋轉(zhuǎn)軸和電掃描
    7.2 可變旋轉(zhuǎn)軸電掃式方法
        7.2.1 可變旋轉(zhuǎn)軸正交磁棒方法
        7.2.2 變旋轉(zhuǎn)軸雙磁棒方法
    7.3 仿真結(jié)果
    7.4 本章小結(jié)
第8章 總結(jié)和展望
    8.1 本文工作總結(jié)
    8.2 后續(xù)工作展望
參考文獻(xiàn)
后記
攻讀博士學(xué)位期間論文發(fā)表情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于FLANN的三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差校正研究[J]. 吳德會(huì),黃松嶺,趙偉.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2009(03)
[2]基于磁阻傳感器的消化道診查膠囊的位置檢測(cè)[J]. 何文輝,顏國(guó)正,郭旭東.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2006(10)
[3]體內(nèi)微型診療裝置磁定位簡(jiǎn)化模型的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 侯文生,鄭小林,彭承琳,彭小燕,吳旭東.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2005(09)
[4]人體全消化道生理參數(shù)遙測(cè)膠囊體外連續(xù)跟蹤定位方法[J]. 姜萍萍,顏國(guó)正,田社平,王文興.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2005(06)
[5]基于磁場(chǎng)方式的內(nèi)窺鏡體內(nèi)三維定位方法研究[J]. 劉心宇,陳新,林東,張慶輝,田村進(jìn)一.  福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2001(01)



本文編號(hào)：3032903