計算機輔助骨科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的研究.pdf

1、計算機輔助手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)用導(dǎo)航圖像指導(dǎo)手術(shù),在臨床獲得了廣泛的應(yīng)用,在骨科手術(shù)中主要應(yīng)用于脊柱外科、關(guān)節(jié)外科和創(chuàng)傷外科等。根據(jù)導(dǎo)航圖像建立的基礎(chǔ)及空間配準方法的不同,骨科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)可以分為無影像導(dǎo)航系統(tǒng)、基于CT圖像的導(dǎo)航系統(tǒng)、基于二維透視圖像的導(dǎo)航系統(tǒng)和基于模態(tài)的導(dǎo)航系統(tǒng)。 手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要涉及術(shù)前醫(yī)學(xué)圖像處理、術(shù)中空間定位及配準等幾個方面。在基于CT圖像的導(dǎo)航系統(tǒng)中,虛擬圖像與手術(shù)場景的配準,主要有基于特征點對應(yīng)性

2、的配準方法以及基于解剖結(jié)構(gòu)的表面配準技術(shù)。本文研究了現(xiàn)有的骨科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng),提出了利用激光掃描數(shù)據(jù)的表面配準技術(shù),實現(xiàn)基于CT圖像的骨科手術(shù)導(dǎo)航。 CT圖像是具有一定層間距的、離散的斷層序列圖像,從CT序列圖像中提取出骨組織表面,需要經(jīng)過插值、分割和重建。通過閾值分割和MarchingCubes等值面提取算法,從CT圖像中重建骨組織表面,并對重建后的組織表面進行簡化,作為手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航圖像。 通過先進的三維激光掃描系

3、統(tǒng),獲取對象的幾何信息,這項技術(shù)廣泛應(yīng)用于逆向工程等領(lǐng)域。在骨科手術(shù)導(dǎo)航中,通過三維激光掃描,獲取暴露的骨組織表面,用于空間配準。但是,由三維激光掃描儀采集的表面數(shù)據(jù),數(shù)量巨大,不能直接用于配準。論文討論了離散三維數(shù)據(jù)表示方法及精簡算法,對掃描的骨組織表面數(shù)據(jù)進行重采樣后配準。 CT圖像、三維激光掃描數(shù)據(jù)以及空間定位系統(tǒng)的跟蹤坐標,處于獨立的坐標系中,手術(shù)場景和虛擬圖像的配準,就是獲得各坐標系的變換關(guān)系。CT圖像和三維激光掃描數(shù)