基于肺穿刺手術(shù)導(dǎo)航的精度提升與路徑規(guī)劃研究.pdf

1、肺部腫瘤是目前世界范圍內(nèi)致死率最高的疾病之一，基于CT圖像引導(dǎo)的肺活檢手術(shù)是肺部腫瘤檢測(cè)的最常規(guī)手段，但面臨穿刺多、輻射大以及不良并發(fā)癥等問題。基于手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的肺穿刺技術(shù)不但可以減少手術(shù)穿刺的次數(shù)、輻射以及創(chuàng)傷，而且可以提升手術(shù)的精確度和成功率。但導(dǎo)航的精度和穿刺的準(zhǔn)確性，是這一切功能的基礎(chǔ)?；谶@兩方面，在本項(xiàng)目前期已經(jīng)開發(fā)了一款手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，本文主要對(duì)肺穿刺手術(shù)導(dǎo)航的精度提升和路徑規(guī)劃這兩塊進(jìn)行了研究。
　　首先

2、，基于肺穿刺手術(shù)導(dǎo)航的精度提升可以分為四個(gè)方面的工作:
　　1)根據(jù)現(xiàn)階段肺穿刺手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理，本文首次對(duì)其應(yīng)用過程中的各種誤差進(jìn)行了分析和分類，并將所有的誤差化分成了兩個(gè)大類和六個(gè)子類，每一個(gè)子類又進(jìn)行了詳細(xì)的劃分。并給出了可以避免和降低的誤差以及無法克服的誤差，為相關(guān)科研人員進(jìn)一步提升導(dǎo)航系統(tǒng)的精度提供了指導(dǎo)和理論依據(jù)。
　　2)提出了一種基于面片投影校正的標(biāo)記物中心底部表面點(diǎn)集分割方法，本文首次將標(biāo)記物分割的結(jié)

3、果從單個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展到了底部表面點(diǎn)集，提升標(biāo)記物分割和定位的準(zhǔn)確性和全面性，此種方法可廣泛應(yīng)用于神經(jīng)、骨骼、脊柱等手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)記物分割中。
　　3)在標(biāo)記物分割的基礎(chǔ)上，定位標(biāo)記物空間坐標(biāo)系下的點(diǎn)集，本文首次使用基于ICP迭代配準(zhǔn)算法，將標(biāo)記物的配準(zhǔn)從基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的配準(zhǔn)提升到了點(diǎn)集對(duì)點(diǎn)集的配準(zhǔn)，極大的提升了空間配準(zhǔn)的精度，同樣這種方法可廣泛應(yīng)用于其他手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中。
　　4)利用自制的模擬人體胸部的體模，對(duì)肺穿刺手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中的

4、標(biāo)記物在人體表面上的配置對(duì)配準(zhǔn)精度的影響做了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)還測(cè)試了Fitzpatrick的TRE計(jì)算方法與真實(shí)TRE之間的差距，得出了一系列的結(jié)論。
　　然后，基于肺穿刺手術(shù)導(dǎo)航的路徑規(guī)劃模型又可以分為兩個(gè)方面的工作:
　　1)對(duì)人體胸部的重要器官（皮膚、骨骼、肺實(shí)質(zhì)、氣管、血管）進(jìn)行了快速準(zhǔn)確的分割和提取，并提取出了氣管和血管的表面和骨架，計(jì)算出了相應(yīng)的半徑。
　　2)利用分割計(jì)算的結(jié)果，根據(jù)現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)知識(shí)和實(shí)