面向脊柱导航系统的增强现实关键技术研究
发布时间：2021-01-25 21:56
传统的计算机辅助微创脊柱手术导航系统主要把术前三维医学影像信息与术中病人空间信息进行配准,对病灶进行精确定位,从而指导医生进行手术穿刺操作。然而,在医生根据配准结果进行相应的穿刺过程中伴随着患者体位移动或呼吸影响,配准会出现偏差,导致穿刺不准确。因此医生在术中不能完全信任配准结果,还需要实时观察或掌握整个穿刺进程,实时检查穿刺的准确性,避免因穿刺偏差给患者带来伤害。通常医生在微创脊柱手术中采用定时拍摄大量X光片的手段来掌握穿刺手术效果,这既会降低手术效率也会造成过量的辐射。因此,本文应用增强现实技术,开发了面向脊柱手术的增强现实导航系统,帮助医生实现对术中整个手术穿刺过程的实时监测。本文对增强现实脊柱手术导航系统中的硬件和软件构成分别进行了介绍。在硬件平台上,使用高清摄像机来实时捕捉手术场景并传输给计算机,通过计算机得到虚实配准后的视频信号由3D显示器实时输出,术中使用NDI实时跟踪手术工具,并借助X光机检验手术穿刺的精度。在软件平台上,包含了视频采集、摄像机标定、和三维注册等模块,实现实时监控整个手术穿刺的进程。另外对整个增强现实导航系统的流程进行了详细介绍,并阐述了各软硬件模块之间...
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ的头蓝显不器??
图１－２用户佩戴ＨｏｌｏＬｅｎｓ??
第一章绪论?面向脊柱导航系统的增强现实关键技术研究??Ｓ?ｉＴ??Ａ?Ｉ．叙一?＿??图１－３观察孕妇腹中的胎儿??日本的北海道大学医学研究院将增强现实技术应用于计算机辅助脊柱手术导航??系统［２２－２３］。如图１－４所示，该系统能实时跟踪相机和带标记板的头戴式显示器，并且??使用一台高分辨率网络摄像机连接头戴式显示器，外科医生通过佩戴头戴显示器，观??察３Ｄ引导图像和手术室中每个患者的骨结构，制定精确的手术计划。??图１－４佩戴头戴显示器观察骨结构??飞利浦公司在２０１７年开发出一套基于ＡＲ技术的医疗导航系统，并且已经将此??系统应用于脊柱手术中［２４］。如图１－５所示，飞利浦公司开发的ＡＲ手术导航系统使用??光学相机和环绕式Ｘ光机将患者的表面结构与Ｘ光图片结合，真实地还原出患者内??部的解刨结构，实时定位患者的病灶位置并且进行手术路径规划；医生在手术中运用??ＡＲ导航将植入物准确地植入到正确的位置，在此过程中医生不需要将患者的皮肤切??开来确认病灶位置，可大大减少患者的创伤。另外，在术中和术后患者不需要拍摄额??外的Ｘ光或ＣＴ图片，能大大减少辐射伤害。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]增强现实技术在教学活动中的应用研究[J]. 何朝杰,彭韧,张雪. 设计. 2019(01)
[2]增强现实技术在口腔医学中的应用[J]. 张菊芳. 中国医学教育技术. 2019(01)
[3]探析VR/AR应用场景及关键技术[J]. 夏蕾. 电脑编程技巧与维护. 2018(10)
[4]摄像机标定方法的比较分析[J]. 胡松,王道累. 上海电力学院学报. 2018(04)
[5]基于增强现实的计算机辅助微创手术导航系统[J]. 黄伟萍,韦孟宇,杜民,高钦泉. 信息技术与网络安全. 2018(01)
[6]计算机辅助导航技术在骨科中的应用进展[J]. 郭卫春,黄文俊,汪光晔. 中国医药导报. 2016(03)
[7]基于VTK的CT图像三维重建与可视化[J]. 王冬欣,李哲. 实验室研究与探索. 2015(08)
[8]脊柱外科计算机辅助手术导航系统应用现状[J]. 张正东,李帅,李志良,杨操. 国际骨科学杂志. 2014(02)
[9]基于最近邻Marching Cubes的医学图像三维重建[J]. 王旭初,王赞. 计算机工程与应用. 2012(18)
[10]基于两步法的摄像机标定[J]. 李文涛,马钺. 控制工程. 2011(S1)
博士论文
[1]增强现实手术导航中的混合位姿跟踪技术及可视化应用研究[D]. 贺长宇.北京理工大学 2015
[2]手持式增强现实神经导航关键技术研究及其系统建立[D]. 邓薇薇.复旦大学 2014
硕士论文
[1]基于单目视觉的摄像机标定与立体匹配技术的研究[D]. 梁立超.沈阳工业大学 2018
[2]医学图像三维重建算法研究[D]. 贺楠楠.河南工业大学 2018
[3]脊柱手术辅助机器人系统三维导航技术研究[D]. 杨诗怡.苏州大学 2018
[4]增强现实中的虚实配准方法研究[D]. 林晓明.吉林大学 2016
[5]机器人辅助骨科手术导航关键技术研究[D]. 张建法.苏州大学 2016
[6]大场景沉浸式虚拟现实游戏中的室内定位技术研究[D]. 范张群.重庆邮电大学 2016
[7]面向腹腔微创手术的增强现实技术研究[D]. 王学占.哈尔滨工业大学 2015
[8]CT图像体绘制技术的研究与实现[D]. 张德枝.华中科技大学 2015
[9]计算机立体视觉中的摄像机标定算法的研究与应用[D]. 黄侃.沈阳工业大学 2007
本文编号：2999961
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ的头蓝显不器??
图１－２用户佩戴ＨｏｌｏＬｅｎｓ??
第一章绪论?面向脊柱导航系统的增强现实关键技术研究??Ｓ?ｉＴ??Ａ?Ｉ．叙一?＿??图１－３观察孕妇腹中的胎儿??日本的北海道大学医学研究院将增强现实技术应用于计算机辅助脊柱手术导航??系统［２２－２３］。如图１－４所示，该系统能实时跟踪相机和带标记板的头戴式显示器，并且??使用一台高分辨率网络摄像机连接头戴式显示器，外科医生通过佩戴头戴显示器，观??察３Ｄ引导图像和手术室中每个患者的骨结构，制定精确的手术计划。??图１－４佩戴头戴显示器观察骨结构??飞利浦公司在２０１７年开发出一套基于ＡＲ技术的医疗导航系统，并且已经将此??系统应用于脊柱手术中［２４］。如图１－５所示，飞利浦公司开发的ＡＲ手术导航系统使用??光学相机和环绕式Ｘ光机将患者的表面结构与Ｘ光图片结合，真实地还原出患者内??部的解刨结构，实时定位患者的病灶位置并且进行手术路径规划；医生在手术中运用??ＡＲ导航将植入物准确地植入到正确的位置，在此过程中医生不需要将患者的皮肤切??开来确认病灶位置，可大大减少患者的创伤。另外，在术中和术后患者不需要拍摄额??外的Ｘ光或ＣＴ图片，能大大减少辐射伤害。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]增强现实技术在教学活动中的应用研究[J]. 何朝杰,彭韧,张雪. 设计. 2019(01)
[2]增强现实技术在口腔医学中的应用[J]. 张菊芳. 中国医学教育技术. 2019(01)
[3]探析VR/AR应用场景及关键技术[J]. 夏蕾. 电脑编程技巧与维护. 2018(10)
[4]摄像机标定方法的比较分析[J]. 胡松,王道累. 上海电力学院学报. 2018(04)
[5]基于增强现实的计算机辅助微创手术导航系统[J]. 黄伟萍,韦孟宇,杜民,高钦泉. 信息技术与网络安全. 2018(01)
[6]计算机辅助导航技术在骨科中的应用进展[J]. 郭卫春,黄文俊,汪光晔. 中国医药导报. 2016(03)
[7]基于VTK的CT图像三维重建与可视化[J]. 王冬欣,李哲. 实验室研究与探索. 2015(08)
[8]脊柱外科计算机辅助手术导航系统应用现状[J]. 张正东,李帅,李志良,杨操. 国际骨科学杂志. 2014(02)
[9]基于最近邻Marching Cubes的医学图像三维重建[J]. 王旭初,王赞. 计算机工程与应用. 2012(18)
[10]基于两步法的摄像机标定[J]. 李文涛,马钺. 控制工程. 2011(S1)
博士论文
[1]增强现实手术导航中的混合位姿跟踪技术及可视化应用研究[D]. 贺长宇.北京理工大学 2015
[2]手持式增强现实神经导航关键技术研究及其系统建立[D]. 邓薇薇.复旦大学 2014
硕士论文
[1]基于单目视觉的摄像机标定与立体匹配技术的研究[D]. 梁立超.沈阳工业大学 2018
[2]医学图像三维重建算法研究[D]. 贺楠楠.河南工业大学 2018
[3]脊柱手术辅助机器人系统三维导航技术研究[D]. 杨诗怡.苏州大学 2018
[4]增强现实中的虚实配准方法研究[D]. 林晓明.吉林大学 2016
[5]机器人辅助骨科手术导航关键技术研究[D]. 张建法.苏州大学 2016
[6]大场景沉浸式虚拟现实游戏中的室内定位技术研究[D]. 范张群.重庆邮电大学 2016
[7]面向腹腔微创手术的增强现实技术研究[D]. 王学占.哈尔滨工业大学 2015
[8]CT图像体绘制技术的研究与实现[D]. 张德枝.华中科技大学 2015
[9]计算机立体视觉中的摄像机标定算法的研究与应用[D]. 黄侃.沈阳工业大学 2007
本文编号：2999961
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/2999961.html
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