收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于光学定位的超声手术导航关键技术研究

任亮  
【摘要】:手术导航中的定位技术包括光学定位、电磁定位、机械定位等,其中光学定位相比其他技术具有抗电磁干扰、操作灵活、占用空间小等优点,更适用于电磁复杂、空间狭小的手术室环境。目前手术前通常采集病患的X-ray、CT图像,这对病患和医师造成辐射损伤。普遍使用的二维超声虽能避免辐射损伤,但存在部分容积效应,使得病灶定位不准确。为此,本文将二维超声图像映射到三维空间,提出一种适用于经皮穿刺的以超声影像引导的光学定位手术导航系统。重点研究了光学定位摄像机标定、手术探针尖端点标定、超声探头标定、手术探针与超声探头区分识别、三维手术场景的仿真显示等问题。 首先,提出一种基于三正交约束的摄像机标定方法,该方法以空间三正交线段为模板,采集至少2幅标定图像即可堆叠标定方程,解析求解出摄像机参数,仿真和真实实验结果表明该方法与经典摄像机标定方法的相对误差仅为1.3%。 其次,利用光学定位设备标定手术探针和超声探头,设计一种基于空间矩阵传递性的手术探针标定方法和提出一种基于两个正交平面的超声探头标定方法,两种方法的平均标定误差均约为1mm。 另外,设计两块特征标识板和一种基于特征区域颜色和面积信息的手术探针和超声探头特征标识板区分识别方法,统计图像中颜色和面积信息,可以快速准确地区分识别手术探针和超声探头,共6个特征点,识别帧率达到20帧/秒。 最后,本文搭建了光学定位超声手术导航实验系统样机,对样机进行了标定、跟踪测试、卡尔曼滤波目标预测、精度测试、多个器械的区分识别测试,编写配套的手术导航软件。利用搭建的实验系统样机进行了单个探针的运动实验、探针和超声探头的组合运动实验,三维手术场景的仿真显示提供了探针运动和探头超声平面的空间信息。 综上,本文设计提出的各项关键技术方法和搭建的系统样机的实验结果表明该样机满足简易手术导航的精度和实时性要求。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘庆;微侵袭外科的重要组成——手术导航系统[J];医疗设备信息;2002年04期
2 周涛;;手术导航:微创医学的利器[J];中国高校科技与产业化;2009年Z1期
3 霍彦明,严勇兰,孙九爱,庄天戈;手术导航中精度问题的研究[J];北京生物医学工程;2002年03期
4 郝颖明;外科手术计算机辅助导航技术[J];生物医学工程学杂志;2004年02期
5 刘延青;刘岩;张克;娄思权;;导航辅助腰椎椎弓根螺钉置入的误差分析[J];中国脊柱脊髓杂志;2005年12期
6 ;热点推荐[J];中国组织工程研究与临床康复;2008年52期
7 杨新建;手术导航:无框架立体定向神经外科[J];中国微侵袭神经外科杂志;1998年01期
8 刘洋;李鉴轶;冯前进;陈武凡;;医学图像配准在手术导航中的应用[J];中国医学物理学杂志;2007年04期
9 李鑫;陈新;徐伟;;一种关于医学图像融合的新思想探讨[J];医疗设备信息;2007年09期
10 骆文博,王广志,丁海曙;计算机辅助手术系统[J];国外医学.生物医学工程分册;2001年06期
11 谢劲冰;胡磊;张鹏炜;;双目视觉技术在前交叉韧带重建手术导航系统中的应用[J];中国组织工程研究与临床康复;2008年52期
12 苏文魁;张毓笠;李冬梅;周兆英;;手术导航系统及其应用概述[J];中国医疗器械杂志;2010年04期
13 杨建玺;刘宁;付增良;;手术导航系统在股骨干骨折手术中的应用(英文)[J];中国组织工程研究与临床康复;2007年09期
14 李少华;范新春;鲁劲松;;三维X线手术导航辅助置入椎弓根螺钉的安全使用及护理[J];医学影像学杂志;2008年03期
15 孟颖;洪如;;虚拟现实技术在骨科手术导航系统中的应用[J];装备制造技术;2010年05期
16 刘卫东;钟伟清;张翼;刘作勤;;基于C型臂微创手术导航的图像配准研究[J];介入放射学杂志;2010年11期
17 彭耀庆;运用股骨颈穿针导航器经皮多针内固定治疗高龄髋部骨折[J];临床骨科杂志;2002年03期
18 远望;国内首次举行计算机辅助手术和治疗学术研讨会[J];中国医疗器械信息;2003年06期
19 周振环,陈思平,陶笃纯,陈新海;医学图像的自动调窗与分割[J];生物医学工程学杂志;2005年02期
20 肖德明;计算机辅助骨科导航技术面临的主要问题[J];中华创伤骨科杂志;2005年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张毓笠;苏文魁;罗晓宁;李冬梅;周兆英;;手术导航引导下超声手术系统应用研究[A];中国仪器仪表学会医疗仪器分会2010两岸四地生物医学工程学术年会论文集[C];2010年
2 周振环;陈思平;陶笃纯;;手术导航的新进展和应用前景[A];首届全国医疗器械学术与产业论坛论文集[C];2002年
3 王跃;陶玲;钱志余;;基于光学定位的神经外科手术导航系统关键技术研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 张翼;宋志坚;;一种用于脊柱外科三维手术导航的配准方法研究[A];2008年医疗仪器学术年会暨理事会论文汇编[C];2008年
5 杜文健;宋志坚;;手术导航系统技术与市场展望[A];中国仪器仪表学会2005年学术年会医疗仪器学术会议暨中国仪器仪表学会医疗仪器分会第三届第二次理事会论文汇编[C];2005年
6 王皓;江国泰;;三维电磁定位技术在临床工程中的应用[A];中华医学会医学工程学分会第八次学术年会暨《医疗设备信息》创刊20周年庆祝会论文集[C];2006年
7 刘翌勋;宋志坚;;神经外科导航系统中脑组织变形的研究[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(上册)[C];2007年
8 王成焘;白雪岭;;骨相关外科中的数字技术[A];第十届中国科协年会论文集(三)[C];2008年
9 包尚联;尤剑颖;周堃;张宏杰;俎中良;俞燕明;史凯宁;王达;刘泽民;高嵩;肖桂平;;北京大学0.5T永磁MRI系统及相关技术的研究进展[A];中国仪器仪表学会医疗仪器分会第四次全国会员代表大会暨2009年学术年会论文集[C];2009年
10 周东生;黄涛;;术中导航三维影像系统辅助置入骶骨钉微创治疗骶髂关节脱位[A];第二届华东地区骨科学术大会暨山东省第九次骨科学术会议论文汇编[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 翟伟明;影像引导下计算机辅助介入手术导航关键技术的研究[D];清华大学;2010年
2 马文娟;红外手术导航仪关键技术研究[D];上海交通大学;2010年
3 申抒含;机器人辅助膝关节手术系统设计与术后评价算法研究[D];上海交通大学;2010年
4 张翼;脊柱外科手术导航关键技术的研究与系统建立[D];复旦大学;2008年
5 闫士举;基于C形臂手术导航关键技术研究及系统实现[D];上海交通大学;2008年
6 张建国;骨科导航手术中数字几何处理相关技术的研究及其应用[D];上海交通大学;2009年
7 吴剑;三维高精度光学定位技术及其临床应用[D];清华大学;2004年
8 赵子健;机器人辅助全膝关节置换手术系统的研究及其在临床前的应用[D];上海交通大学;2009年
9 唐正宏;图象复原技术在天体测量学中的应用暨河外射电源的精确光学定位[D];中国科学院上海天文台;2001年
10 陈炜生;计算机辅助手术导航系统在胸腔镜手术中的运用研究[D];福建医科大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 任亮;基于光学定位的超声手术导航关键技术研究[D];大连理工大学;2013年
2 王杉杉;手术导航中三维定位系统的研究[D];中南民族大学;2012年
3 王跃;神经外科脑立体定向实时手术导航关键技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 马俊林;机器人辅助人工颈椎间盘置换手术导航技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 侯鹏燕;粒子植入的手术导航系统的开发与精度测试[D];上海交通大学;2010年
6 朱晓芬;基于NIRS的手术导航穿刺路径纠错方法研究[D];南京航空航天大学;2011年
7 沈轶;高精度手术导航的研究与应用[D];上海交通大学;2012年
8 罗哲;计算机辅助微创心脏外科手术导航系统的设计与实现[D];上海交通大学;2010年
9 向华;手术导航三维空间配准技术研究[D];清华大学;2012年
10 陈运聪;手术导航系统中的多目标跟踪方法研究[D];吉林大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 顾泳;外科开刀有了“第三只眼”[N];解放日报;2009年
2 徐敏;“手术导航”呼唤自主研发[N];解放日报;2003年
3 记者 戴丽昕;国产手术导航定位精确[N];上海科技报;2006年
4 记者 苏力;和佳自主研发手术定位系统[N];珠海特区报;2010年
5 记者  章迪思;手术定位精度:毫米级[N];解放日报;2006年
6 本报记者  朱国旺;导航系统提高膝关节置换手术质量[N];中国医药报;2006年
7 本报记者  张旭;MRI导航术开启手术介入治疗新时代[N];中国医药报;2006年
8 ;傲立云山唱大风[N];工人日报;2003年
9 本报记者 皮泽红;让您的手术切口小些再小些[N];广东科技报;2005年
10 晓乐;新型神经外科手术导航系统开发成功[N];科技日报;2005年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978