醫(yī)學(xué)超聲的圖像引導(dǎo)手術(shù)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、圖像引導(dǎo)手術(shù)技術(shù)是醫(yī)學(xué)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(jìn)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(zhǔn)確有效的實施手術(shù)操作。圖像引導(dǎo)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(dǎo)，另一類是術(shù)中—術(shù)中圖像結(jié)合的實時引導(dǎo)。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

2、、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(dǎo)航系統(tǒng)的建立提供理論和實驗基礎(chǔ)。本文對醫(yī)學(xué)超聲的圖像引導(dǎo)手術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了專門研究，首先介紹了關(guān)鍵技術(shù)中醫(yī)學(xué)成像、空間定位、手術(shù)器械標(biāo)定、圖像配準(zhǔn)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(jìn)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(xué)習(xí)和理解 NDI光學(xué)定位設(shè)備原理的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計并實現(xiàn)了光學(xué)定位設(shè)備和計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)

3、通信，主要包含光學(xué)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(xué)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(biāo)定的實現(xiàn)，它是圖像引導(dǎo)手術(shù)中不可缺少的部分，旨在達(dá)到空間坐標(biāo)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(jìn)行超聲探頭標(biāo)定和內(nèi)窺鏡探針標(biāo)定。針對超聲探頭標(biāo)定設(shè)計了一種能夠固定探頭的面型標(biāo)定模板和一種基于光學(xué)定位的超聲圖像標(biāo)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(dāng)標(biāo)定圖像大于20

4、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(dǎo)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(biāo)定提出一種基于張正友的攝像機(jī)標(biāo)定方法，其標(biāo)定平均誤差為1.81mm。
　　最后，對超聲圖像和內(nèi)窺鏡圖像進(jìn)行配準(zhǔn)和顯示，結(jié)合兩者圖像的特點，提出了基于特征點進(jìn)行圖像配準(zhǔn)的方法。具體是利用SURF算法進(jìn)行相應(yīng)的特征點選取與配準(zhǔn)。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(zhǔn)精度和配