（節(jié)選）外文翻譯--基于gpu的三維超聲手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)光學(xué)定位追蹤的定位誤差評估（譯文）

1、中文 中文 5200 字出處： 出處：Sato I, Nakamura R. Positioning error evaluation of GPU-based 3D ultrasound surgical navigation system for moving targets by using optical tracking system.[J]. International Journal of Computer Assiste

2、d Radiology & Surgery, 2013, 8(3):379-93.基于 基于 GPU GPU 的三維超聲手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)光學(xué)定位追蹤 的三維超聲手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)光學(xué)定位追蹤的定位誤差評估 的定位誤差評估Positioning error evaluation of GPU-based 3D ultrasound surgical navigation system for moving targets by using

3、optical tracking system 學(xué) 部（院）：電子信息與電氣工程學(xué)部 專 業(yè)： 生物醫(yī)學(xué)工程 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 完 成 日 期： 2015 年 3 月 20 日 基于 GPU 的三維超聲手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)光學(xué)定位追

4、蹤的定位誤差評估–2–統(tǒng)中實時并準(zhǔn)確的獲得。然而，在之前提到的導(dǎo)航系統(tǒng)研究中，超聲診斷系統(tǒng)在獲取 體數(shù)據(jù)時會產(chǎn)生時延。因此，為了更準(zhǔn)確的跟蹤內(nèi)臟器官，導(dǎo)航系統(tǒng)必須能夠?qū)崟r的 從超聲診斷系統(tǒng)中獲取大量數(shù)據(jù)。為了解決這個問題，我們在提出了一個適用于胎兒手術(shù)的基于三維超聲圖像的手術(shù) 導(dǎo)航系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，超聲圖像體數(shù)據(jù)能夠近乎實時從超聲系統(tǒng)的低壓差分接口 （LVDS）得到，之后通過系統(tǒng) CPU 計算和使用得到的大量數(shù)據(jù)和橫截面圖像。然而，

5、這個系統(tǒng)獲取圖像的運(yùn)行時間不夠快速。因此系統(tǒng)需要一個更杰出的算法來計算數(shù)據(jù) 因為獲取體數(shù)據(jù)即使是高速三維超聲及其都是很艱難的。此前，大量的研究通過基于 GPU 來提高數(shù)據(jù)的處理的速度。鑒于這些成果，這種基于 GPU 的三維超聲手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng) 應(yīng)該是可以實現(xiàn)的。此外評估治療效率和定位誤差也是極其重要的。盡管大量的研究致力于實時跟蹤腹腔內(nèi)部器官的手術(shù)導(dǎo)航，但是迄今為止仍沒有研 究表明超聲系統(tǒng)跟蹤移動目標(biāo)時采集時間，標(biāo)定誤差及定位誤差產(chǎn)生的影響

6、。手術(shù)人 員應(yīng)用三維超聲導(dǎo)航得到的術(shù)中影像信息來獲取手術(shù)中移動，形變的手術(shù)器械和內(nèi)臟 器官的位置。因此，一個導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)該能顯示出跟蹤移動目標(biāo)時的誤差從而使手術(shù)人 員能夠考慮到這些誤差再進(jìn)行定位。手術(shù)導(dǎo)航的定位誤差主要是由于標(biāo)定誤差，時 延，以及移動目標(biāo)（器官由于手術(shù)方法，呼吸引起的變化）的速率引起的。造成時延 的主要因素為圖像處理時間及從超聲跟蹤系統(tǒng)獲取影響信息。由于圖像處理和獲取體數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時延，對三維超聲系統(tǒng)的評估是很困難的。即使

7、是高速三維超聲診斷系統(tǒng)，獲取大量的數(shù)據(jù)也是極為耗時的。此外對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行圖 像處理也是極為耗時的。此外，導(dǎo)航系統(tǒng)由于三維追蹤系統(tǒng)的定位和標(biāo)定錯誤總會產(chǎn) 生定位誤差。結(jié)果就會造成實際與導(dǎo)航系統(tǒng)引導(dǎo)的定位產(chǎn)生差異，因為時延和器官由 于呼吸和手術(shù)方法產(chǎn)生的形變。因此，由于圖像處理的時延和獲取體數(shù)據(jù)時的低速 率，必定會產(chǎn)生不確定的定位誤差。我們需要一個方法用來評估三維超聲導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)定誤差，因為對于胎兒手術(shù)，內(nèi) 臟手術(shù)，WAFLES 手術(shù)的導(dǎo)航

8、系統(tǒng)必須呈現(xiàn)出這個定位誤差。由于近實時的三維超聲導(dǎo) 航的建立已經(jīng)近乎標(biāo)準(zhǔn)化了，因此對與定位誤差的顯示是極其重要的。此外，對移動 目標(biāo)定位僅有低處理速度的導(dǎo)航系統(tǒng)其定位誤差是沒用的，因為這個定位誤差主要都 是由于時延引起的。因此，為了在超聲手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)獲得更好的引導(dǎo)和對定位誤差的 評定，高處理速度的三維超聲診斷系統(tǒng)是必須的。這篇文章的目的就是闡述了我們提出的一種對導(dǎo)航系統(tǒng)對移動目標(biāo)定位誤差的評估 方法及一種基于 GPU 的三維超聲導(dǎo)航系統(tǒng)

9、在內(nèi)臟器官手術(shù)，胎兒手術(shù)，WAFLES 手術(shù)中 能夠更快的進(jìn)行圖像的可視化。此外，我們用系統(tǒng)對移動目標(biāo)由于時延和處理速率產(chǎn) 生的定位準(zhǔn)確率對已有的幾種系統(tǒng)進(jìn)行了評估， 基于 GPU 的三維超聲導(dǎo)航系統(tǒng)為了實現(xiàn)開發(fā)一個系統(tǒng)，使導(dǎo)航系統(tǒng)實時跟蹤目的內(nèi)部器官（例如，腹部器官， wafles， 胎兒外科），我們研發(fā)了一種基于 GPU 的三維超聲導(dǎo)航系統(tǒng)。這個系統(tǒng)通過三維超聲 診斷系統(tǒng)獲取的大量圖像信息及光學(xué)追蹤系統(tǒng)得到的三維坐標(biāo)來進(jìn)行手術(shù)器械的