基于视频跟踪的针刀导航系统的设计与实现

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慢性软组织损伤是一种多发病并且治疗困难，而针刀疗法在治疗慢性软组织损伤中有得天独厚的优势，但是由于医生是在盲视下进针，其周围组织均不可视，这样就存在安全性的题目，为此本文引入了计算机辅助手术导航系统，提高了手术可视化程度和手术精度，有效地解决了安全性题目。本文重点讨论计算机辅助手术导航系统中的图像预处理与轮廓线提取、三维重建、路径规划、以及空间配准等关键技术。图像预处理与轮廓线提取是三维重建的基础。本文主要采用了中值滤波，达到去除噪声的目的。同时本文开发的系统涉及到软组织模型重建，软组织轮廓很不明显，给三维重建带来一定的难度。针对软组织的这个特性，本文提供了两种提取轮廓线的方式，一是使用纯手动编辑器提取轮廓线，这种方式工作量很大，但是对于轮廓线很不明显的图像，这是一种可取的方法；二是半自动提取轮廓线，首先使用图像分割方法提取轮廓线,本文主要采用的是Sobel、Prewitt、Canny算子进行轮廓提取，然后再手动交互修改轮廓线。上述两种方式可以有效地解决轮廓线提取的题目。针对软组织三维重建，本文分析了几种经典的三维重建方法，如：多轮廓线重建算法、Marching Cubes算法。但是对于软组织，其轮廓线不是很明显，采用Marching Cubes重建出来的三维模型有很多杂质，不太适合三维导航，而多轮廓重建方法存在着对应和分支的题目，解决起来很麻烦。针对这些题目，综合上述两种算法提出了基于轮廓线的Marching Cubes三维重建方法，经实践证明三维重建效果良好。空间配准是计算机辅助导航的核心技术之一，它涉及到实际手术空间和虚拟空间的坐标转换。本文根据实际情况采用了四点配准的方法，经实验证明，配准精度可以达到导航的要求。在对这些技术的研究基础上，开发了一套应用于肩周炎手术的计算机手术导航系统。关键词：计算机辅助手术、三维重建、空间配准

基于视频跟踪的针刀导航系统的设计与实现

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