超声引导肿瘤微波消融虚拟手术系统研究

超声引导肿瘤微波消融虚拟手术系统研究
作 者 : 杜程
学位授予单位 : 北京化工大学
学位名称 : 硕士
导师姓名 : 邓双城;鲁通
学位年度 : 2018
关键词 : 超声引导;肿瘤;微波消融;虚拟手术
摘 要 : 上世纪90年代以来,介入式热消融技术逐渐在临床肿瘤治疗中得到广泛应用,出现了在超声图像引导下的肿瘤微波消融手术系统及其机器人辅助治疗系统。但是这些系统在临床治疗中,依然存在着无法在三维环境中进行手术规划、超声引导图像显示在医生手术视野范围之外等局限性,限制了手术质量的提高。而基于发展迅速的头戴式虚拟显示设备开发出的虚拟手术系统成为解决以上问题的新途径。本文以微软HoloLens头戴式混合现实显示设备为基础,使用Untiy3D软件平台开发出了超声引导肿瘤微波消融虚拟手术系统,并在手术病灶三维建模、超声图像传输、手术路径规划等方面进行了研究工作。在病灶三维建模方面,选择使用成熟的医学建模软件Mimics,详细研究了基于阈值分割的CT图像三维重建方法,对CT图像进行灰度调整与组织分割等操作,重建了适用于微波消融治疗的真实肝脏、肾脏、胰腺等肿瘤病灶的三维模型。在超声图像传输方面,采用Socket编程与UDP通讯协议进行图像数据传输的方法,在HoloLens中实现了超声引导图像与手术视野的融合,改善了医生在使用术中超声引导时手眼协调的状况。在手术路径规划方面,实现了在佩戴HoloLens设备的情况下,通过凝视与手势交互的方式对真实肿瘤病灶的三维重建模型进行微波消融手术方案的规划,确定穿刺路径与进针位置,建立了混合现实虚拟手术规划系统。

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