基于蚂蚁算法的神经外科手术路径的寻找方法

针对神经外科手术中的路径寻找问题,提出了一种蚂蚁算法,并进行了相应的研究。

基于电磁定位的椎弓根穿刺导航研究

项目主要包含CT图像预处理、脊椎的三维模型重建、手术前的椎弓根螺钉穿刺路径的规划、手术注册以及基于电磁定位的术中实时导航和纠偏报警四大部分。DICOM医学图像的预处理方面,主要包括对图像的灰度化、二值化和阈值分割。三维重建方面,实现体绘制和面绘制,最终期望模型为基于面绘制的三维模型。手术穿刺路径规划方面,首先在三维模型中勾画出病灶区域即靶点,然后依据解剖学知识和医生的经验并参考影像信息,确定入刺点,连接入刺点和靶点则路径规划完成,最后依据手术偏移路径数据库实时分析穿刺路径是否超出设定阈值,并将存储的数据反映到用户界面中予以反馈警报。

肝肿瘤热消融机器人定位导航系统的研究

目的设计一种结合计算机辅助手术路径规划、电磁定位和机器人技术的肝肿瘤热消融机器人定位导航系统,利用机械臂将消融针精准定位在规划的进针路径上。方法将介入热消融治疗的临床需求量化为多项约束条件,使用加权求和方法求解多目标优化问题,实现计算机辅助手术路径规划。导航定位系统中存在多个坐标系,使用基于成对点集配准的奇异值分解算法完成空间坐标转换,将规划的手术路径映射到机器人坐标系下。构建机械臂目标位置和姿态矩阵,利用运动学方法求解各关节角度,从而将机械臂定位在规划的进针路径上。最后以本文设计的导航系统作为穿刺实验组,常规穿刺方法作为对照组,利用腹部体模进行系统精度验证。结果使用本系统进行穿刺的平均进针误差(1.11 mm)、平均进针次数(1次)、平均进针时间(11.4 s)都明显优于常规的穿刺方法(5.38 mm、4.6次、62.2 s)。结论基于图像处理、电磁定位和机器人技术构建的热消融机器人定位导航系统能够降低手术穿刺难度,提高消融治疗效率。