基于圖像引導(dǎo)的穿刺手術(shù)機器人導(dǎo)航系統(tǒng)研究.pdf

1、微創(chuàng)穿刺手術(shù)具有創(chuàng)口較小、恢復(fù)較快等優(yōu)點，近年來逐漸成為惡性腫瘤治療領(lǐng)域中的研究熱點。將機器人應(yīng)用于穿刺手術(shù)，可以提高穿刺手術(shù)的穩(wěn)定性和精確性。本文主要以肺癌為例，進行穿刺手術(shù)機器人導(dǎo)航系統(tǒng)研究。提出了一種基于靜態(tài)CT影像和動態(tài)DR圖像可用于肺部病灶區(qū)域定位的方法;實現(xiàn)了手術(shù)過程中穿刺針識別和方位跟蹤。其主要內(nèi)容包括以下幾部分:
　　(1)肺部病灶區(qū)域分割
　　使用二維全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對CT影像的每一個切片進行分割，將三維數(shù)據(jù)

2、分割問題轉(zhuǎn)化成連續(xù)二維圖像分割問題，并進行了實驗驗證。仿真實驗證明，該分割網(wǎng)絡(luò)可以較為準確的分割大部分二維圖像中的肺結(jié)節(jié)區(qū)域。
　　(2)2D/3D配準
　　2D/3D配準是為了獲取二維肺部X射線圖像與三維肺部CT圖像的空間位置關(guān)系。本文在實現(xiàn)單幅圖像配準方法的基礎(chǔ)上，將單幅圖像配準方法拓展為雙幅圖像配準方法，并對配準方法進行了實驗驗證。仿真實驗證明，本文實現(xiàn)的配準方法可以使用任意夾角的兩幅圖像得到準確的配準結(jié)果。
　

3、　(3)X射線圖像中肺部病灶區(qū)域定位及穿刺針識別跟蹤
　　對于肺結(jié)節(jié)區(qū)域定位，根據(jù)肺部病灶區(qū)域分割結(jié)果及X射線圖像與CT數(shù)據(jù)配準結(jié)果，利用三角形相似原理，將CT影像中的肺部病灶區(qū)域投影到X射線圖像中，并進行實驗驗證。實驗證明，該方法能正確定位X射線圖像中的肺部病灶區(qū)域。對于穿刺針的識別與跟蹤問題，采用了一種基于Hough直線檢測及先驗知識的半自動化算法，并使用離線視頻進行驗證。仿真實驗證明，該算法根據(jù)最初人工標記的參考線，可以正確