基于电磁导航与增强现实的复杂先心病畸形病灶定位技术研究
发布时间：2021-01-18 02:54
复杂型先天性心脏病是一种常见且对幼儿健康危害最大的先天性缺陷之一。早期的矫治手术是治疗复杂先心病的唯一有效手段。即便如此,当前国内外的复杂先心病矫治术后的死亡率与致残率依然较高。其主要原因在于手术术野较小,术中难以辨识心脏内部及周围的畸形病灶。尽管目前有血管造影成像技术,但实际在术中开胸裸露出心脏后,心脏及其周围血管的解剖结构已与术前的影像有所不同,导致医生难以将术前的影像与术中实际的解剖结构对应起来。因此,当前先心病手术主要依赖主刀医生的临床经验和医学影像的指导,造成手术过程操作复杂,病灶定位精度低、手术效率差等问题。为了解决先心病畸形病灶矫治手术所遇到的问题,本文结合电磁导航与增强现实技术,设计了一套针对先心病畸形病灶的手术导航系统,辅助医生实现病灶的精准辨识与定位。基于该系统,本文分别对其工作流程中的相关技术展开了具体研究。本文的研究内容如下:（1）自主设计先心病电磁手术导航系统。本文为了实现畸形病灶定位的目标,设计并研发了一套医学图像处理、三维可视化、开胸切口规划、电磁标记点提取、手术注册、手术器械实时追踪,以及内窥镜增强现实等多功能于一体的手术导航系统。（2）基于术前图像的开...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一名患儿的心脏解剖结构
13标方向和有效范围，以及两种传感器的坐标方向。图2-2 磁场发射器和传感器的坐标系示意图。2.2.2 电磁导航手术平台及标记点设计为了方便地构建手术空间以及完成良好的手术注册，本文设计了一个适用于先心病手术平台。手术平台采用美国达索系统公司出品的SolidWorks软件进行设计，如图2-3所示，其外观是由360mm×285mm×150mm的立方体进行切除所得到深度为100mm的U型槽。平台的底部设计了长为20mm，宽为8mm，深度为8mm的立方体凹槽，其目的是嵌入Model800型电磁传感器，以此作为手术空间的原点和坐标方向。同时，平台上还设计了28个直径为18mm的圆孔
华南理工大学硕士学位论文14图2-3 手术平台设计图本系统所使用的手术注册方式是基于粘贴式标记点的注册方式，目前大多数主流的光学手术导航系统都是以该类标记点完成手术注册。以Medtronic公司的StealthStation手术导航系统为例[47]，在进行注册时，医生需要使用手术导航配套的工具点选标记点的中心以获取手术空间下的三维坐标，并在图像空间中以相同顺序选取对应的标记点中心坐标，最后依靠注册算法完成手术注册。受此启发，本文在课题组前期光学标记点的研究基础上[48]，设计了用于电磁导航的标记点，如图2-4所示。标记点具有轴对称几何结构，分为上下两部分，上面是直径为6mm的支柱结构，中间钻了直径1.5mm
【参考文献】：
期刊论文
[1]手术导航系统的研究现状与发展趋势[J]. 裴大婷,黄德群,陈军,张佳泳. 临床医学工程. 2017(09)
[2]《中国心血管病报告2016》概要[J]. 陈伟伟,高润霖,刘力生,朱曼璐,王文,王拥军,吴兆苏,李惠君,顾东风,杨跃进,郑哲,蒋立新,胡盛寿. 中国循环杂志. 2017(06)
[3]GDCM开源库用于临床DICOM数据的问题及其解决方法[J]. 陈志军,胡庆茂,刘嘉,杜晓华. 北京生物医学工程. 2009 (06)
[4]一种辅助腹腔镜手术机器人图像导航的穿刺孔定位方法[J]. 张立勋,董九志,邹戈,赵国文,于凌涛. 中国机械工程. 2009(05)
[5]基于监视器的双目立体视觉的立体效果[J]. 朱庆生,刘然,杨珺,许小艳. 同济大学学报(自然科学版). 2007(11)
[6]机械臂定位外科手术辅助导航系统[J]. 郝颖明,王洪光,朱枫,赵明扬,曲艳丽,隋春平. 仪器仪表学报. 2006(06)
[7]医用电子内窥镜成像系统的研制[J]. 陈晓冬,郁道银,宋玲玲,刘琳波. 仪器仪表学报. 2005(10)
[8]先天性右位心的诊断和外科治疗:16例临床分析[J]. 冀亚琦,孙培吾,张希,王治平,钟佛添,罗红鹤. 中山医科大学学报. 2002(05)
博士论文
[1]光学手术导航引导的肝癌消融精准定位和穿刺方法研究[D]. 林钦永.华南理工大学 2016
[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
[3]基于棱镜的医用内窥镜辅助诊断系统研究[D]. 崔笑宇.东北大学 2012
[4]神经导航误差分析与提高空间配准精度的研究[D]. 王满宁.复旦大学 2010
硕士论文
[1]射频消融光学导航标记点匹配与三维可视化的研究[D]. 宁海.华南理工大学 2013
[2]基于GPU的医学图像体绘制技术研究[D]. 岑梓源.华南理工大学 2013
[3]手术导航中三维定位系统的研究[D]. 王杉杉.中南民族大学 2012
[4]腹腔镜手术电磁定位系统初步研究[D]. 刘菊.重庆大学 2012
[5]基于VTK的医学图像三维重建技术研究与实现[D]. 闫艳红.武汉理工大学 2012
[6]电磁定位系统的研究和实现[D]. 师晓宙.天津大学 2012
[7]计算机辅助微创心脏外科手术导航系统的设计与实现[D]. 罗哲.上海交通大学 2010
[8]基于VTK实现二维医学图像的三维可视化系统[D]. 艾婷.东北师范大学 2008
[9]IGS系统注册导航和术前计划问题的研究[D]. 白晶.清华大学 2007
本文编号：2984126
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一名患儿的心脏解剖结构
13标方向和有效范围，以及两种传感器的坐标方向。图2-2 磁场发射器和传感器的坐标系示意图。2.2.2 电磁导航手术平台及标记点设计为了方便地构建手术空间以及完成良好的手术注册，本文设计了一个适用于先心病手术平台。手术平台采用美国达索系统公司出品的SolidWorks软件进行设计，如图2-3所示，其外观是由360mm×285mm×150mm的立方体进行切除所得到深度为100mm的U型槽。平台的底部设计了长为20mm，宽为8mm，深度为8mm的立方体凹槽，其目的是嵌入Model800型电磁传感器，以此作为手术空间的原点和坐标方向。同时，平台上还设计了28个直径为18mm的圆孔
华南理工大学硕士学位论文14图2-3 手术平台设计图本系统所使用的手术注册方式是基于粘贴式标记点的注册方式，目前大多数主流的光学手术导航系统都是以该类标记点完成手术注册。以Medtronic公司的StealthStation手术导航系统为例[47]，在进行注册时，医生需要使用手术导航配套的工具点选标记点的中心以获取手术空间下的三维坐标，并在图像空间中以相同顺序选取对应的标记点中心坐标，最后依靠注册算法完成手术注册。受此启发，本文在课题组前期光学标记点的研究基础上[48]，设计了用于电磁导航的标记点，如图2-4所示。标记点具有轴对称几何结构，分为上下两部分，上面是直径为6mm的支柱结构，中间钻了直径1.5mm
【参考文献】：
期刊论文
[1]手术导航系统的研究现状与发展趋势[J]. 裴大婷,黄德群,陈军,张佳泳. 临床医学工程. 2017(09)
[2]《中国心血管病报告2016》概要[J]. 陈伟伟,高润霖,刘力生,朱曼璐,王文,王拥军,吴兆苏,李惠君,顾东风,杨跃进,郑哲,蒋立新,胡盛寿. 中国循环杂志. 2017(06)
[3]GDCM开源库用于临床DICOM数据的问题及其解决方法[J]. 陈志军,胡庆茂,刘嘉,杜晓华. 北京生物医学工程. 2009 (06)
[4]一种辅助腹腔镜手术机器人图像导航的穿刺孔定位方法[J]. 张立勋,董九志,邹戈,赵国文,于凌涛. 中国机械工程. 2009(05)
[5]基于监视器的双目立体视觉的立体效果[J]. 朱庆生,刘然,杨珺,许小艳. 同济大学学报(自然科学版). 2007(11)
[6]机械臂定位外科手术辅助导航系统[J]. 郝颖明,王洪光,朱枫,赵明扬,曲艳丽,隋春平. 仪器仪表学报. 2006(06)
[7]医用电子内窥镜成像系统的研制[J]. 陈晓冬,郁道银,宋玲玲,刘琳波. 仪器仪表学报. 2005(10)
[8]先天性右位心的诊断和外科治疗:16例临床分析[J]. 冀亚琦,孙培吾,张希,王治平,钟佛添,罗红鹤. 中山医科大学学报. 2002(05)
博士论文
[1]光学手术导航引导的肝癌消融精准定位和穿刺方法研究[D]. 林钦永.华南理工大学 2016
[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
[3]基于棱镜的医用内窥镜辅助诊断系统研究[D]. 崔笑宇.东北大学 2012
[4]神经导航误差分析与提高空间配准精度的研究[D]. 王满宁.复旦大学 2010
硕士论文
[1]射频消融光学导航标记点匹配与三维可视化的研究[D]. 宁海.华南理工大学 2013
[2]基于GPU的医学图像体绘制技术研究[D]. 岑梓源.华南理工大学 2013
[3]手术导航中三维定位系统的研究[D]. 王杉杉.中南民族大学 2012
[4]腹腔镜手术电磁定位系统初步研究[D]. 刘菊.重庆大学 2012
[5]基于VTK的医学图像三维重建技术研究与实现[D]. 闫艳红.武汉理工大学 2012
[6]电磁定位系统的研究和实现[D]. 师晓宙.天津大学 2012
[7]计算机辅助微创心脏外科手术导航系统的设计与实现[D]. 罗哲.上海交通大学 2010
[8]基于VTK实现二维医学图像的三维可视化系统[D]. 艾婷.东北师范大学 2008
[9]IGS系统注册导航和术前计划问题的研究[D]. 白晶.清华大学 2007
本文编号：2984126
本文链接：https://www.wllwen.com/yixuelunwen/xxg/2984126.html
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