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手术导航技术

随着人们物质生活水平的不断提高 ,对于医疗服务的要求也越来越高 ,使得许多传统的、创伤性很大的手术也需要适应这一形势变化而发展 ,要求手术必须在最大程度地切除病变的同时 ,将手术的损伤程度降到最低 ,确保病人术后拥有良好的生活质量 ,手术导航系统就是在这种条件下产生发展起来的。传统的脑外科手术是这样 :术前CT或MRI影像资料是以固定胶片的形式在远离术者的观片灯表面显示 ,手术工具与组织解剖结构的关系需要医生通过想象实现 ,客观性差。医生为了确保手术的成功率 ,手术切口常做得很大 ,颅内病灶的定位和切除主要靠医生的经验和技术水平 ,缺少客观上的衡量标准。而手术导航系统是把病人术前的影像资料与术中病灶的具体位置通过高性能计算机连接起来 ,可以准确地显示病灶的三维空间位置及相邻重要的组织器官 ,这样术前医生可以通过处理软件在计算机上选择最佳的手术入径 ,设计最佳手术方案 ;术中手术导航系统跟踪手术器械位置 ,将手术器械位置在病人术中...  (本文共4页) 阅读全文>>

苏州大学
苏州大学

计算机辅助导航技术的临床应用研究

第一部分计算机辅助导航技术的实验研究注册方式对导航手术精确性及注册时间的影响研究目的:考察不同的注册方式(点注册与表面注册)对计算机导航手术精确度、注册时间的影响,从中寻找导航手术的最佳注册方式。对象与方法:取新鲜小牛尸体颈椎标本(8具),包括完整的C1-C8,共64个椎体,根据导航手术常用的注册方式,随机分为两组:点注册组、表面注册组。匹配误差(PA,Predicted Accuracy)在注册过程中由导航系统软件直接显示。注册时间为从开始注册到导航精确度达到预期值为止的时间。统计分析两组在匹配误差与手术时间上的差异。研究结果:①、注册时间:计算机辅助导航手术中,点注册组平均注册时间为292±45s,表面注册组平均注册时间为245±32s,两组比较无统计学差异(p0.05)。②、匹配误差:计算机辅助导航手术中,点注册组平均匹配误差为1.1±0.23mm,表面注册组平均匹配误差为0.8±0.11mm,差异有统计学意义(P=0.0...  (本文共85页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

基于C形臂手术导航关键技术研究及系统实现

图像引导的手术技术是目前计算机辅助手术领域研究热点之一。基于C形臂的手术导航技术是一类典型的图像引导手术技术。该类技术已成为当前手术导航技术领域的一个重要发展分支,它采用移动式C形臂获取的X线图像进行手术导向。为了实现导航功能需要对X线图像进行处理,识别出其中的标志物投影并提取相关数据;需要对图像本身固有的几何变形进行校正;需要对C形臂成像系统进行标定以求取X线光锥投影成像参数。目前对这些关键技术的研究尚不能够令人满意,主要表现标志物投影识别及数据提取算法精度及鲁棒性不足;图像变形校正算法精度低,对单元变形敏感度高,且没有考虑设备硬件误差所引入的图像局部变形;C形臂成像系统标定算法过于复杂,过渡环节繁多,影响最终的校准精度及效率。另外,基于C形臂手术导航技术的研究目前主要集中在计算机软件方面,对其中的关键部件——校准靶及相关导航手术工具的研究不多。提高这些机械部件的性能对手术导航系统整体性能的改善具有重要意义。针对这些问题,本文...  (本文共156页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

机器人辅助人工颈椎间盘置换手术导航技术研究

手术导航技术是计算机技术、精确定位、图像处理等技术的结合体,它的应用极大地减小了手术创面,减轻了病人的痛苦,缩短了手术的复原期,同时使手术的成功率大大提高。本文针对机器人辅助人工椎间盘置换手术开展手术导航技术研究,得到“病人-图像-机器人”三者之间位置和姿态的转换关系,并通过这三者的关系实现术中对病人和机器人位置和姿态的定位和跟踪。定位即辅助手术机器人确定病灶和手术靶点位置,提高手术的定位精度。跟踪即在手术的过程中实时显示手术器械与病人颈椎的位置和姿态,以便医生对手手术过程实时的监控,提高手术的成功率。本文在分析颈椎间盘置换手术流程和评价标准的基础上,确定了机器人手术导航系统的功能,从硬件和软件两方面对导航系统进行了介绍。手术导航硬件部分包括并联手术机器人、C形臂X光机、光学定位系统和计算机及图像采集卡。手术导航系统软件部分基于VC 6.0软件开发平台和VTK工具包,具有磨钻的实时跟踪和显示模块、2D/3D术中配准模块、基于光学...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

骨科导航手术中数字几何处理相关技术的研究及其应用

随着世界老龄化时代的到来,老年人的骨与关节疾病问题越来越突出。人工关节置换术历经一个多世纪的发展,已经成为治疗关节疾病的标准手术之一,具有能够很好的缓解疼痛、改善关节功能、恢复关节的稳定和功能等优点。然而,在传统的手术条件下,医生的可视区域有限,依靠反复获取患部的X光图像,不连续地获取植入物或手术工具与患骨之间的相对位姿信息。这不仅要求医生具备丰富的临床经验,而且增加了医生与患者的X光辐射量,延长了手术时间,增加了患者感染的风险。由于医生不能实时对手术过程进行直接监控,导致最终的手术质量不容易保证。本文针对传统骨科手术存在的种种问题,深入研究了相关数字几何处理技术,包括骨表面点云数据的获取与预处理方法、点云数据的曲面重建技术和基于几何特征的刚性配准技术。并将其应用到开放式无影像和图像引导两类骨科导航手术中,在此基础上开发了人工全膝关节置换手术导航系统(Total Knee Replacement System,TKR系统)、髋关...  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
清华大学

IGS系统注册导航和术前计划问题的研究

图像引导手术导航IGS(Image Guided Surgery),是生物医学工程中新兴的研究领域,在近10年内发展十分迅速。IGS的含义十分广泛,除了图像引导手术,还包括手术计划,手术机器人,虚拟现实,手术模拟等用于外科手术的先进技术。目前,用于神经外科,脊柱外科,耳鼻喉科等外科手术中的IGS系统已经投入商业生产,并在临床中广泛使用;用于腹部手术以及其他器官的IGS系统还在研究阶段。为开发结合国情的手术导航系统,本论文结合国家863项目和北京市重点攻关项目开展研究工作,包括数据获取及建模,术前计划与模拟,以及术中注册算法及实时跟踪导航。在数据获取及建模方面,对CT和MRI断层切片数据,分别利用体绘制和面绘制算法,建立了三维脊柱模型和脑部模型。在术前计划及模拟方面,针对脊柱外科椎弓根螺钉植入手术,做了详细的需求分析,功能规划,完成了术前计划系统,并通过对脊柱体数据的三维分割和碰撞检测,初步实现手术模拟功能。在术中注册及导航方面,...  (本文共102页) 本文目录 | 阅读全文>>