第1章 绪论 1
1.1 相关技术领域国内外发展现状 5
1.1.1 基于超声引导的MRCAS系统及尚待完善的关键技术 6
1.1.2 MRCAS系统中时实图像处理技术与导航定位技术的地位作用及研究意义 24
1.1.3 图像肿瘤区域实时定位跟踪与肿瘤轮廓自动分割方法概述 28
1.1.4 超声图像三维定位方法概述 38
1.1.5 机器人导航定位方法概述 42
1.2 研究目标 47
1.3 研究内容 48
1.3.1 超声图像中肿瘤区域实时定位跟踪及肿瘤轮廓自动分割技术研究 48
1.3.2 超声图像三维定位技术研究 48
1.3.3 机器人导航定位技术研究 49
1.4 研究技术路线 50
第2章 研究平台组成与功能 52
2.1 硬件平台 52
2.1.1 机器人系统 53
2.1.2 超声图像采集系统 53
2.1.3 磁定位跟踪装置 55
2.1.4 计算机系统 57
2.1.5 微波消融针 58
2.2 软件平台 58
2.2.1 MITK 58
2.2.2 VTK 59
2.2.3 ITK 60
2.2.4 IGSTK 61
2.2.5 EDISON 61
2.2.6 QT 61
2.2.7 VC++ 62
2.2.8 MATLAB 64
2.2.9 SPSS 65
第3章 基于Mean-shift的超声图像肝肿瘤区域实时定位跟踪及肿瘤轮廓自动分割技术研究 68
3.1 引言 68
3.2 基于Mean-shift外观更新的肿瘤区域的自动定位与动态跟踪 69
3.2.1 Mean-shift跟踪算法 69
3.2.2 肿瘤区域的自动定位 75
3.2.3 外观更新的Mean-shift跟踪算法 78
3.3 肿瘤区域ROI的提取 83
3.4 肿瘤轮廓的二阶主动轮廓自动分割 83
3.5 实验结果分析 86
3.5.1 肿瘤区域定位实验 86
3.5.2 肿瘤区域跟踪实验 86
3.5.3 肿瘤分割实验 87
3.6 小结 94
第4章 基于珠线式模板的超声图像三维定位技术研究 95
4.1 引言 95
4.2 同源点最小二乘匹配原理 96
4.3 基于珠线式模板的超声图像三维定位方法 97
4.3.1 针尖在接收器中的位置定位 97
4.3.2 模板设计及模板标定 100
4.3.3 超声探头定位及标志点成像 102
4.3.4 基于向量约束的图像三维定位算法 104
4.4 肝肿瘤模型的三维重建 106
4.5 实验结果分析 110
4.5.1 重复精度校验 110
4.5.2 准确度校验 112
4.6 小结 114
第5章 RCM结构机器人导航定位技术研究 115
5.1 引言 115
5.2 机器人导航定位算法 116
5.2.1 肝肿瘤微波消融机器人导航定位原则 117
5.2.2 建立机器人三维平动台坐标系与磁定位坐标系的映射 118
5.2.3 建立机器人RCM前端坐标系向发射器坐标系的映射关系 118
5.2.4 肝肿瘤微波消融机器人系统坐标系的统一 119
5.3 实验结果分析 120
5.3.1 三维平动台定位实验 120
5.3.2 RCM前端定位实验 120
5.4 小结 121
第6章 超声引导肝肿瘤微消融机器人系统构成与模拟实验 123
6.1 硬件构成 123
6.2 软件构成 123
6.2.1 超声图像采集模块 123
6.2.2 图像处理模块 123
6.2.3 手术规划模块 127
6.2.4 定位跟踪模块 127
6.2.5 机器人导航控制模块 128
6.3 模拟实验与系统精度 128
6.3.1 磁定位跟踪装置高精度工作区域的确定 128
6.3.2 模拟实验 130
6.3.3 实验结果 134
第7章 结论 135
参考文献 138