骨外科虚拟手术智能截骨系统

发布时间：2024-06-02 08:39

　　为了实施更加精确的畸形股骨截骨手术和盆骨骨肿瘤切除手术,设计一种用于畸形股骨截骨和骨肿瘤切除的软件系统,为临床医生术前手术模拟提供便利。该系统分为两大模块:第一个模块为畸形股骨截骨模块。用Mimics进行畸形股骨的三维建模,并将模型保存为STL格式输出,用VC++(MFC)和OpenGL搭建系统框架,通过拟合畸形股骨股骨干中轴线、股骨头大转子几何中心等操作,精确计算截骨位置和截骨角度。计算完成后,通过鼠标键盘的交互操作完成模拟截骨和拼接功能。将一例畸形股骨STL模型导入截骨系统,测得其颈干角为57.7°,输入截骨角度60°,经截骨系统截骨拼接完成后测得术后颈干角为102.3°。第二模块为盆骨骨肿瘤切除模块。深度卷积神经网络是深度学习中的一种神经网络模型,能识别影像数据中目标的位置,并和背景区分开来。为了获得精确的盆骨骨肿瘤边界,利用深度卷积神经网络对输入的骨盆CT影像数据做像素级分类,预测层片中骨肿瘤的位置,进而进行三维重建和切割。为了更好地提取特征,将全卷积神经网络(FCN)的卷积层用VGG19的卷积层替代,搭建VGG19-FCN深度神经网络模型。采用10个骨盆骨肿瘤患者的数据,共5...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 课题研究的目的与主要内容
        1.3.1 研究目的及意义
        1.3.2 研究的主要内容
    1.4 本章小结
第2章 畸形股骨截骨模块设计
    2.1 引言
    2.2 基于Mimics软件的畸形股骨三维重建
        2.2.1 Mimics软件简介及重建步骤
        2.2.2 畸形股骨三维建模
    2.3 模块设计概述
        2.3.1 STL文件特点及描述方法
        2.3.2 MFC概述
        2.3.3 OpenGL概述
    2.4 模块算法设计及软件实现
        2.4.1 渲染功能实现
        2.4.2 拟合功能设计
            2.4.2.1 拟合畸形股骨中心线
            2.4.2.2 拟合畸形股骨大转子
        2.4.3 计算截骨位置和截骨角度功能设计
            2.4.3.1 截骨位置计算
            2.4.3.2 截骨角度计算
        2.4.4 模拟畸形股骨截骨切割及拼接功能设计
            2.4.4.1 畸形股骨截骨设计
            2.4.4.2 畸形股骨拼接设计
        2.4.5 自由截骨功能设计与实现
    2.5 本章小结
第3章 盆骨骨肿瘤识别
    3.1 引言
    3.2 深度学习简介
        3.2.1 深度学习基本原理和思想
        3.2.2 两种典型的神经网络模型算法
            3.2.2.1 BP神经网络模型算法
            3.2.2.2 CNN神经网络模型算法
    3.3 Tensorflow模型框架简介
        3.3.1 Tensorflow框架特点及运行机制
        3.3.2 TensorBoard可视化显示
    3.4 数据预处理
    3.5 VGG19-FCN模型设计及训练优化
        3.5.1 基于Tensorflow框架的VGG19-FCN的实现
            3.5.1.1 VGG19神经网络
            3.5.1.2 FCN神经网络
        3.5.2 模型训练测试及优化处理
    3.6 本章小结
第4章 盆骨骨肿瘤曲线切割
    4.1 引言
    4.2 确定切割纵向深度
    4.3 结贴合模型表面的曲线切割算法设计
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3987096