免费论文：基于氩氦刀穿刺手术的肺部病灶动态定位技术研究

随着计算机图形图像技术的不断成熟，三维数据场可视化技术在医学领域中的应用也越来越广泛。基于医疗数据三维可视化的机器人辅助手术技术研究已经成为了国际前沿的研究课题，并在医疗手术领域有着越来越广泛的实际应用。本文的研究是围绕着氩氦刀微创手术动态定位病灶体这个难点展开的，并由此辐射到二维病灶的确定、病灶体和肺部肋骨的三维重建、病灶体的变形模拟，自动计算所有可行的氩氦刀组合方案和多个氩氦刀在三维图像空间中的路径规划和位姿调整，Marker点在图像和摄像头、机器人等不同空间坐标系下的识别与精确定位，以及定位后实现在不同坐标系下的空间点映射关系的建立等等一系列的问题。首先，论文完成了DICOM数据格式CT图片的数据读入，并将所有的数据点映射到三维空间中，从而实现该数据体的任意界面显示，包括DICOM体数据的轴状面、冠状面和矢状面的任意截面显示和在不同窗宽、窗位下的图像显示调整。接下来论文介绍了采用提取等值面的Marching Cubes三维重建算法，完成了体数据的针对骨骼组织的三维重建，接着论文比较了多种基于轮廓线的三维重建算法，最终采用了改进后的相邻轮廓线同步前进法，实现了病灶体的三维重建。并计算了病灶体的体积，并根据病灶体的体积大小提供了所有可能的不同多个氩氦刀组合。在手术规划阶段，综合了目前为止多种手术刀规划方法，提出了基于经纬度的氩氦刀空间位姿调整方法。接下来采用了基于图像灰度值的Sobel算子实现了Marker点（钢珠）在二维图像中的边缘提取，以及优化提取点后的钢珠中心的定位，通过一系列钢珠中心的定位实现了建立CT图像坐标系下的仿射坐标矩阵以及病灶多边形各个顶点与图像仿射坐标系的对应关系。接下来论文着重介绍了任意二维病灶体多边形之间的相互变形算法，并将其推广到三维空间中，从而实现了任意的不同形状的三维病灶体之间的相互变形，最后论文提出了一种在双目视觉摄像头下迅速捕捉Marker点 (钢珠)的算法，并由此建立摄像头坐标系下的仿射矩阵，采用空间解析几何的方法实现了最终不同坐标系的相互映射，并根据映射结果将不同的手术刀在摄像头坐标系下的位置映射到CT空间坐标系下，从而实现了完全的虚拟手术。此外在摄像头对Marker点的捕捉精度上以及整个仿射坐标映射的，本论文提供了详细的Matlab仿真结果和分析。关键词：仿射坐标，空间映射，边缘提取，变形，三维重建

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