基于增强现实技术的微创脊柱外科手术引导系统的创新设计与应用研究

发布时间：2021-07-14 10:44

　　研究背景手术的数字化,微创化与智能化是现代外科技术的重要发展方向,也是先进外科技术的重要标志。微创脊柱外科（Minimally Invasive Spine Surgery,MISS）技术可以在保证手术效果与传统开放手术无明显差别的前提下以最小的组织损伤与功能破坏完成手术操作并加速患者术后康复,较传统手术方式具有显著优势包括减少手术导致的组织损伤、可计量的临床收益如减少出血量、降低手术死亡率、减轻术后镇痛依赖、缩短住院时间和更早期功能锻炼等、临床效果的确切性即手术效果应与传统开放手术效果无明显差别以及具有良好的社会经济学效应。经过数十年的发展,MISS技术已经风靡全球。然而,对于低年资医生来说,在MISS技术的学习过程中,特别是对手术方式和手术器械熟练过程中,其学习曲线是非常陡峭的,而且在此学习过程中,手术并发症的发生率也相对较高。数字手术导航技术,快速成型技术,手术机器人技术,交叉现实技术等,是数字微创脊柱外科（Digital Minimally Invasive Spine Surgery,DMISS）领域的几个重大分支领域,其中交叉现实技术领域是现阶段最热门的科学研究方向之一。交... 

【文章来源】：中国人民解放军陆军军医大学重庆市

【文章页数】：87 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

在Photoshop中生成的具有高对比度的正方形黑白色图像

陆军军医大学博士学位论文24图2测试使用的CuboidTarget立方体组装图片在Unity中，将目标设备改为MicrosoftHoloLens后，ScriptingBackend默认为“IL2CPP”，若未修改ScriptingBackend为“.NET”则无法在BuildPlatform选中UnityC#Projects，也就无法成功生成C#项目，导致后续无法正常编译。如在编译中反复提示TextMeshPro相关的错误，且没有使用TextMeshPro相关的元素时，应考虑升级Unity版本，升级后可能可以解决此问题。如在MicrosoftHoloLens部署后，在运行应用程序时发现无法识别任何一个ImageTarget图像，或者进入应用程序后应用程序没有任何反应并自动退回到应用程序列表，应当考虑Unity场景中对于UniversalWindowsApp设定的应用程序权限中是否开启了摄像头（Webcam）权限。在向MicrosoftHoloLens部署应用程序时，应确保在MicrosoftHoloLens中已启用开发者模式，并在开发工作站的VS2017中与已启用了开发者模式的MicrosoftHoloLens进行配对，配对成功后才可将编译的应用程序部署至MicrosoftHoloLens。最终在启用MicrosoftHoloLens上部署的AR应用程序后，在识别ImageTarget时，应避免周围环境光线的剧烈改变，否则正在正常追踪显示的内容将会消失，甚至无法正常追踪并显示。这是由于Vuforia是采用图像识别技术通过图像的灰度进行识别所致的，也正是因为如此，在构建VuforiaImageTarget时应该使用不对称的具有高对比度且特征点丰富的图片作为识别锚点。当周围环境光稳定时，使用不对称的具有高对比度且特征点丰富的图片作为识别锚点，在MicrosoftHoloLens摄像头的识别范围内不论视角发生怎样的变化，使用我们所选用的图片作为识别锚点都可以稳定的进行识别。

陆军军医大学博士学位论文27定并包埋在不透明的模拟人体软组织的材料中，在该模型的表面应固定有用于实现AR投射的空间锚点相关的配件，并且几个部分之间应确保不易产生相对位移。AR技术中的自动配准功能，可以利用摄像头的图像识别，通过识别现实世界中的空间锚点的标志，实现在虚拟世界内将元素进行空间定位显示。本实验将尝试构建用于本项实验研究的凝胶塑骨模型，以及用于AR研究的数字化凝胶塑骨模型，并利用该数字化模型进行自动配准应用程序的开发，并通过简单实验测试该自动配准系统的精确性。材料与方法1.取符合人体解剖结构大小的腰椎塑骨1个，将其放置在容积为12L的方形塑料容器中，如图3；图3腰椎塑骨与方形塑料容器2.将塑骨摆放至容器正中央，棘突侧朝向容器底部，向容器顶部位移，使塑骨棘突侧距离容器底部大概3cm，使用直径为1.5mm长度为300.0mm的克氏针2根，以容器的最短径横向穿过容器与塑骨的椎体正中央，将塑骨与容器之间进行坚强固定，如图4；

【参考文献】：
期刊论文
[1]方差不齐时两组及以上均数比较时不同分析方法的稳健性和把握度比较[J]. 蒋丹,赵耐青.  中国卫生统计. 2016(01)



本文编号：3283984