軟組織針穿刺變形測量及顯示系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著軟組織針穿刺過程在臨床醫(yī)學(xué)手術(shù)中越來越多的應(yīng)用，對于穿刺手術(shù)的精度和成功率要求也不斷提高。軟組織針穿刺過程中軟組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)形變和穿刺針針尖軌跡變化，往往會影響穿刺過程的精度和有效性。因此建立一種軟組織針穿刺變形測量及顯示系統(tǒng)具有十分重要的意義。
　　首先，本文對軟組織針穿刺變形測量及顯示系統(tǒng)進行系統(tǒng)搭建，從系統(tǒng)硬件平臺、系統(tǒng)標(biāo)定、穿刺針尖軌跡和軟組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維重建和顯示三個方面展開研究。系統(tǒng)采用電磁定位方式，并通過系統(tǒng)標(biāo)定對

2、二維超聲圖像和穿刺針針尖到相應(yīng)位置電磁定位儀接收器的坐標(biāo)變換矩陣進行了參數(shù)擬合求解;編寫程序?qū)浗M織針穿刺過程中穿刺針針尖軌跡和軟組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行三維重建和顯示，使系統(tǒng)達到較好的測量和顯示精度，直觀反映軟組織針穿刺過程中的軟組織變形和穿刺針針尖軌跡變化。
　　其次，針對軟組織針穿刺過程中發(fā)生的軟組織形變，提出基于二維超聲圖像的軟組織變形測量方法。利用超聲圖像進行散斑跟蹤，采用絕對差值求和、歸一化互相關(guān)系數(shù)相結(jié)合作為相似性度量，對局

3、部核心窗進行塊匹配運算，計算二維超聲圖像位移場，實現(xiàn)軟組織針穿刺過程中對軟組織變形位移的定量計算。最后采用圖像補償和假體實驗對變形測量結(jié)果進行驗證，分析其有效性和準確性，并驗證了所提出的軟組織變形測量方法。
　　最后，基于軟組織針穿刺過程的三維有限元仿真模型，提出虛擬二維超聲圖像仿真算法，分析從三維有限元網(wǎng)格變形到二維虛擬超聲圖像變形的變形轉(zhuǎn)換過程，采用超聲圖像逆變換的方法提高圖像變形計算效率，并進行圖像后處理融合穿刺針、超聲圖像