MR与TRUS图像辅助前列腺穿刺技术研究
发布时间：2021-02-14 21:58
随着前列腺癌发病率的增长并且日趋年轻化,前列腺的早期诊查被越发重视。在经直肠超声引导下的经会阴前列腺穿刺活检术中,医生通过对经直肠超声（Transrectal Ultrasonography,TRUS）图像中前列腺区域的观察来确定相应的穿刺目标。由于TRUS成像质量较差,前列腺边缘模糊以及肿瘤与非肿瘤区域对比度低,检测前列腺癌的效果有限。该过程中医生需要凭借经验确定进针路线,易受到干扰。考虑到核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）对软组织的分辨率、对比度较高,可以较好地显示前列腺内外部的组织结构。因此,本文通过将MR图像信息配准到术中TRUS图像,辅助穿刺针进给机构实现前列腺穿刺,以提高穿刺的准确性和检出率,减少进针次数及术后并发症。本文根据经直肠超声引导下的经会阴前列腺穿刺活检术中的医学需求,对穿刺针进给机构进行结构和控制单元的设计以及逆运动学求解,结合术前图像处理及配准和术中引导穿刺所需的超声探头操作机构、超声设备等,构建MR与TRUS图像辅助前列腺穿刺系统。由于MR图像信息配准至术中TRUS图像需要在轮廓提取和三维重建的基础上展开。本文利用前...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
前列腺超声图像
前列腺是男性泌尿系统中的重要组成部分，但近年来随着人们生活工作压力的增大以及生活环境的恶化，前列腺癌发病率随之增长并且呈年轻化的趋势 截至 2015 年底，中国前列腺癌每年新发病例达 6 万余例，死亡 2.6 万余例[1] 前列腺癌若能在早期或中期被诊察发现，尚能获取有效的诊治[2] 但若在晚期发现，癌细胞已经发生扩散，治愈可能性将大大下降 因此前列腺早期检查是发现并诊治前列腺癌的必要条件，同时对手术成功率的提高也具有重大意义 目前，在几种常用的前列腺癌早期检查中，经直肠超声（TransrectUltrasonography, TRUS）引导的穿刺活检由于其低成本 安全简便 具备实时性以及无辐射等特性，己成为前列腺癌诊断的金标准[3] 然而，由于 TRUS 成像质量较差，信噪比低，前列腺边缘模糊以及肿瘤与非肿瘤区域对比度低（如图 1-1 所示）利用 TRUS 来检测前列腺癌的效果十分有限 在超声引导下的穿刺活检中，前列腺一般被分成 6 个或更多的相同体积的区域（ 6+X 方案），并从每个区域进针获得组织活检[4] 但是该种方法下前列腺癌的检出率仅为 30%[5] 因此，为提高前列腺癌检出率， 6+X 方案被不断改进，临床医师随之增加进针次数，但同时也增加了并发症发生的风险[6]
图 1-4 3D-TRUS 机器人辅助穿刺系统新加坡南洋理工大学的 Louis Phee 等人于 2005 年研制了一套二维超声图像导下的经会阴前列腺穿刺活检机器人系统[13]，如图 1-5 所示 该系统包含超声像设备 穿刺活检机器人和计算机三个部分，该机器人由穿刺针驱动模块与超探头驱动模块组成，前列腺超声图像在三维重建后作为穿刺针进针路径规划的考，利用相关软件在计算机中实现 基本操作流程如下：将标记物植入到目标中采集一系列超声图像切片进行三维重建，从而规划穿刺路径，最后由医生手动制穿刺机器人的进针力度 角度和深度
【参考文献】：
期刊论文
[1]前列腺穿刺中国专家共识[J]. 高旭. 中华泌尿外科杂志. 2016 (04)
[2]基于光学定位系统的超声探头标定方法[J]. 王秀芝,李凌,郭建. 中国医疗器械杂志. 2016(02)
[3]前列腺穿刺活检的最佳途径:经会阴或经直肠?[J]. 郭乐杭,徐辉雄. 肿瘤学杂志. 2016(01)
[4]基于计算机图形处理与有限元仿真的前列腺穿刺变形模拟[J]. 王兴继,姜杉. 计算机应用研究. 2016(02)
[5]前列腺癌诊疗的现状与未来[J]. 梁朝朝,周骏,张力. 临床泌尿外科杂志. 2014(08)
[6]基于各向异性扩散的图像降噪算法综述[J]. 余锦华,汪源源. 电子测量与仪器学报. 2011(02)
[7]医学图像分割算法的评价方法[J]. 张石,董建威,佘黎煌. 中国图象图形学报. 2009(09)
[8]经直肠穿刺注射药物治疗慢性前列腺炎的应用解剖[J]. 程军平,戴景兴,关艳冰,洪辉文,梁慕兰,许文华. 中国临床解剖学杂志. 2003(05)
[9]对影响MR图像质量因素的探讨[J]. 杨刚,陈堤. 中国医学影像学杂志. 1995(04)
博士论文
[1]基于三维超声图像的穿刺手术机器人辅助系统研究[D]. 孙银山.哈尔滨工业大学 2011
[2]影像引导下计算机辅助介入手术导航关键技术的研究[D]. 翟伟明.清华大学 2010
硕士论文
[1]前列腺穿刺引导中的医学图像处理研究[D]. 原宗良.复旦大学 2013
本文编号：3033929
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
前列腺超声图像
前列腺是男性泌尿系统中的重要组成部分，但近年来随着人们生活工作压力的增大以及生活环境的恶化，前列腺癌发病率随之增长并且呈年轻化的趋势 截至 2015 年底，中国前列腺癌每年新发病例达 6 万余例，死亡 2.6 万余例[1] 前列腺癌若能在早期或中期被诊察发现，尚能获取有效的诊治[2] 但若在晚期发现，癌细胞已经发生扩散，治愈可能性将大大下降 因此前列腺早期检查是发现并诊治前列腺癌的必要条件，同时对手术成功率的提高也具有重大意义 目前，在几种常用的前列腺癌早期检查中，经直肠超声（TransrectUltrasonography, TRUS）引导的穿刺活检由于其低成本 安全简便 具备实时性以及无辐射等特性，己成为前列腺癌诊断的金标准[3] 然而，由于 TRUS 成像质量较差，信噪比低，前列腺边缘模糊以及肿瘤与非肿瘤区域对比度低（如图 1-1 所示）利用 TRUS 来检测前列腺癌的效果十分有限 在超声引导下的穿刺活检中，前列腺一般被分成 6 个或更多的相同体积的区域（ 6+X 方案），并从每个区域进针获得组织活检[4] 但是该种方法下前列腺癌的检出率仅为 30%[5] 因此，为提高前列腺癌检出率， 6+X 方案被不断改进，临床医师随之增加进针次数，但同时也增加了并发症发生的风险[6]
图 1-4 3D-TRUS 机器人辅助穿刺系统新加坡南洋理工大学的 Louis Phee 等人于 2005 年研制了一套二维超声图像导下的经会阴前列腺穿刺活检机器人系统[13]，如图 1-5 所示 该系统包含超声像设备 穿刺活检机器人和计算机三个部分，该机器人由穿刺针驱动模块与超探头驱动模块组成，前列腺超声图像在三维重建后作为穿刺针进针路径规划的考，利用相关软件在计算机中实现 基本操作流程如下：将标记物植入到目标中采集一系列超声图像切片进行三维重建，从而规划穿刺路径，最后由医生手动制穿刺机器人的进针力度 角度和深度
【参考文献】：
期刊论文
[1]前列腺穿刺中国专家共识[J]. 高旭. 中华泌尿外科杂志. 2016 (04)
[2]基于光学定位系统的超声探头标定方法[J]. 王秀芝,李凌,郭建. 中国医疗器械杂志. 2016(02)
[3]前列腺穿刺活检的最佳途径:经会阴或经直肠?[J]. 郭乐杭,徐辉雄. 肿瘤学杂志. 2016(01)
[4]基于计算机图形处理与有限元仿真的前列腺穿刺变形模拟[J]. 王兴继,姜杉. 计算机应用研究. 2016(02)
[5]前列腺癌诊疗的现状与未来[J]. 梁朝朝,周骏,张力. 临床泌尿外科杂志. 2014(08)
[6]基于各向异性扩散的图像降噪算法综述[J]. 余锦华,汪源源. 电子测量与仪器学报. 2011(02)
[7]医学图像分割算法的评价方法[J]. 张石,董建威,佘黎煌. 中国图象图形学报. 2009(09)
[8]经直肠穿刺注射药物治疗慢性前列腺炎的应用解剖[J]. 程军平,戴景兴,关艳冰,洪辉文,梁慕兰,许文华. 中国临床解剖学杂志. 2003(05)
[9]对影响MR图像质量因素的探讨[J]. 杨刚,陈堤. 中国医学影像学杂志. 1995(04)
博士论文
[1]基于三维超声图像的穿刺手术机器人辅助系统研究[D]. 孙银山.哈尔滨工业大学 2011
[2]影像引导下计算机辅助介入手术导航关键技术的研究[D]. 翟伟明.清华大学 2010
硕士论文
[1]前列腺穿刺引导中的医学图像处理研究[D]. 原宗良.复旦大学 2013
本文编号：3033929
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