口腔颅颌面外科机器人中虚拟手术软件开发及精度验证

发布时间：2020-04-13 17:56

【摘要】：目的:本研究旨在自主研发适用于口腔颅颌面外科的虚拟手术软件,并初步进行临床应用及精度验证。所创建的虚拟手术软件能整合于外科机器人系统中,并对本系列研究中已有的口腔颅颌面外科机器人进行精确有效的操作控制。方法:基于微软Visual Studio 2015软件及VTK7.1.1软件工具包的具有自主知识产权的口腔颅颌面外科虚拟手术软件的开发与设计,针对该软件选取临床病例进行临床功能实现,并与本领域广泛应用的商业化虚拟手术软件SimPlant进行对比精度验证。结果:本研究建立具有自主知识产权的口腔颅颌面外科机器人虚拟手术软件CMF Robot Plan;并经临床病例验证,证实该软件对虚拟手术设计及规划具有可行性;自主创建的虚拟手术软件与主流商业化虚拟手术软件进行线距和角度测量的比较,测量数据通过统计学软件SPSS进行Bland-Altman分析:线距和角度测量的误差分析图可见基本上所有的点都在95%的一致线内。进一步计算组内相关系数ICC,得出线距统计量为0.994、角度统计量为0.987,两组统计量均大于0.75。结论:1.具有自主知识产权的虚拟手术软件,经临床病例验证基本可以实现口腔颅颌面外科常见手术的虚拟手术设计及规划。2.选取临床病例与主流商用化虚拟手术软件SimPlant在线距和角度的测量进行对比精度验证,统计结果表明CMF Robot Plan与SimPlant在线距和角度的测量上两者一致性较好。3.基于所建立的具有自主知识产权、源代码开放的虚拟手术软件,能与口腔颅颌面外科机器人进行数据通讯连接,为实现外科机器人安全与精确的控制奠定基础。
【图文】：

上海交通大学硕士学位论文实 验 设 备 : 软 件 系 统 ； 基 于 Visual Studio 2015 （ Microsoft 7.1.1[visualization toolkit 一个开放源码，跨平台、支持并行处理（用于处乎 1 个 Petabyte 的资料，其平台为美国 Los Alamos 国家实验室所有的具理器之大型系统）的图形应用函式库]的虚拟手术软件开发环境（图 1）。开发环境的计算机系统包括 CPU：Intel Core I5 Processor，CPU 主频：2：500G 高速硬盘，内存：4GB，显卡：NVIDIA GTX920m，显示器：1,操作系统 windows7（64 位旗舰版）。

图 2 虚拟手术软构架件主界面Figure 2.The main interface of virtual surgical planning software实验方法；在软件构架中建立三维坐标系后（如图 3 所示），本研究采用内插算法获得各向同性的三维体数据场[53]（如图 4 所示），然后对该数据场采用三维高斯滤波方法进行三维数据滤波，，然后采用动态阈值设置与种子区域生长算法（如图5 所示），提取不同软硬组织器官的体数据，再采用 Marching Cubes(MC) 面绘制算法生成相应组织的三角面片模型[ 5 4 ]。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R782;TP242

【参考文献】

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本文编号：2626262