超聲圖像引導(dǎo)下介入式手術(shù)導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文超聲圖像引導(dǎo)下介入式手術(shù)導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究KeyTechnologiesofUltrasoundImageGuidedNavigationforInterventionSurgery一學(xué)號(hào)：21309209完成日期：壘Q!魚生墨旦大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要介入式手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)是利用醫(yī)學(xué)影像協(xié)助醫(yī)生將手術(shù)器械直接穿刺到病灶內(nèi)部進(jìn)行微創(chuàng)治療的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，它是集

2、定位技術(shù)、醫(yī)學(xué)成像技術(shù)、圖像處理技術(shù)等為一體的交叉課題。其中的定位技術(shù)包括機(jī)械定位、電磁定位、光學(xué)定位等。光學(xué)定位較其他定位方式具有精度高、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。比較常用的醫(yī)學(xué)影像模式為CT、Xray和M砒圖像，而CT、Xray影像對(duì)患者和醫(yī)生會(huì)造成不同程度的輻射損傷，MⅪ影像存在一定的灰度畸變和幾何畸變，增加手術(shù)引導(dǎo)的誤差。超聲圖像具有價(jià)格低廉、實(shí)時(shí)成像等優(yōu)點(diǎn)，為此本文研究光學(xué)定位的超聲圖像引導(dǎo)下介入式手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。主

3、要研究工作及成果如下：首先，針對(duì)可見光定位系統(tǒng)，提出一種基于最大相關(guān)熵準(zhǔn)則的手術(shù)器械尖端點(diǎn)標(biāo)定算法，由于光照、背景等因素導(dǎo)致手術(shù)器械標(biāo)記點(diǎn)定位出現(xiàn)較大抖動(dòng)，導(dǎo)致尖端點(diǎn)的標(biāo)定有較大誤差，而最大相關(guān)熵準(zhǔn)則可以克服由于抖動(dòng)帶來(lái)的誤差，從而提高標(biāo)定精度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示本算法比傳統(tǒng)的最小二乘(LMS)算法精度有所提高，且達(dá)到相同精度所需圖像更少。其次，提出一種快速超聲探頭自動(dòng)標(biāo)定方法，利用光學(xué)定位系統(tǒng)定位超聲圖像區(qū)域中的尖端點(diǎn)，來(lái)代替復(fù)雜的標(biāo)定模板

4、，利用圖像處理技術(shù)提取超聲圖像中的尖端點(diǎn)，可以克服手動(dòng)選取引入的隨機(jī)誤差及節(jié)省大量時(shí)間。另外，基于局部高斯分布擬合能量(LGDF)模型的圖像分割方法，對(duì)初始輪廓選取及參數(shù)選擇較敏感，每次分割需要手動(dòng)選取初始輪廓，輪廓選取不當(dāng)會(huì)由于陷入局部極小值而導(dǎo)致分割失敗，且分割速度較慢。針對(duì)以上不足，本文提出了一種結(jié)合圖像局部熵閾值分割及改進(jìn)正則化項(xiàng)的LGDF模型的超聲圖像自動(dòng)分割方法。最后，設(shè)計(jì)了幾種簡(jiǎn)易的手術(shù)器械，小球作為標(biāo)志點(diǎn)，利用小球形狀來(lái)