导读:本文包含了手术导航仪论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:手术导航仪,双目立体视觉,人工标记,多目标跟踪
手术导航仪论文文献综述
马帅依凡[1]（2017）在《基于人工标记的光学手术导航仪研究》一文中研究指出手术导航仪一直存在于人类手术的历史长河之中,并随着人类科学的发展进行着自我变革。21世纪最初的这十多年,信息技术跨越式发展,计算机运算速度几何级增长、医学信息化技术如PET等多维影像技术新起、图像处理和识别技术相关算法日趋成熟、工业技术的跨越性成长,手术的微创化和精密化成为现代医疗技术和临床手术的追求方向,计算机辅助手术逐步走向临床医疗行业研究前沿。计算机辅助手术融合配准术前CT、MRI等医学影像信息和术中对手术工具的空间定位信息,给予手术医生辅助视图以了解手术工具与人体手术区域的相对关系,从而在术前规划中提高前瞻性,在术中增强过程可靠性和精确性。而手术导航仪系统则演变为计算机视觉领域研究的热点之一,由于手术导航仪系统是整个计算机辅助手术系统的中枢模块。出于对当前可见光光学导航仪的改进和优化,本文提出了一种基于ARTag人工标记的导航仪系统实现方案。本文对手术导航仪系统发展历程做了大致概述,结合当下各种流行的手术导航仪系统的实现方式一些缺点和不足,提出了本文的研究内容。本文研究内容主要如下:1、提出了一种基于ARTag人工标记的手术导航仪实现方案。光学手术导航仪系统是当前被认为最具潜力,并被广泛研究的手术导航仪系统方案,其基于双目立体视觉实现手术工具空间定位。本文启发于目前光学导航仪系统复杂、多目标跟踪能力偏弱或者实现冗杂、成本较高等一系列不足。结合增强现实应用中的ARTag人工标记系统,利于双目立体视觉,通过对ARTag人工标记空间跟踪而实现对手术工具跟踪,从而实现手术导航系统功能。2、针对提出的作为标志物的ARTag人工标记,本文提出了一种快速、稳定、精确度高、对光照条件鲁棒性强的标记检测算法。该算法基于边缘检测,通过线段检测、线段融合、线段延伸、标记四边形重构等步骤,实现了高效、快速的标记检测。结合实验,与相似标记系统ARToolKit相关检测算法比较,验证检测算法光照鲁棒性和准确性。3、针对ARTag标记特性,实现标记边角点链获取,并解码标记ID;对手术工具进行标定的前提下,利于双目视觉原理,计算标记空间叁维坐标,进一步实现手术工具空间定位跟踪。对手术工具标定方法,我们通过将手术工具绕端点旋转,根据手术工具上标记特征点轨迹在自身球面的原理,拟合计算球心,即工具工作端点叁维坐标,进一步结合叁维空间到手术工具坐标系的转换矩阵,计算获得端点在手术工具坐标系下坐标,实现手术工具注册。4、针对本文所提出的手术导航仪方案,对该方案系统空间定位稳定性和精确性做出试验并定量分析。系统空间定位稳定性,手术工具工作端点在固定点,手术工具处于不同姿态状况下,计算手术端点跟踪位置的误差来判定跟踪稳定性。系统空间定位精确性,手术工具工作端点在固定已知距离网格点移动,计算手术端点跟踪位置距离误差来判定跟踪精确性。相关系统试验表明本文提出手术导航仪定位系统方案跟踪精度与现有系统精确度在同一数量级,达到系统需求,具有较高的研究和应用价值。(本文来源于《山东大学》期刊2017-05-20）
付勇,吴子祥,韩一生[2]（2013）在《Laptop Stryker手术导航仪辅助下人工全膝关节置换术在市级医院的应用》一文中研究指出目的:探讨Laptop Stryker手术导航仪辅助下人工全膝关节置换手术的临床效果。方法:9例入组患者男4例5膝,女5例5膝,采用计算机导航下经股内侧肌入路人工全膝关节置换术。观察切口大小、术后引流量、手术时间、VAS评分,影像学观察恢复情况。结果:9例患者10膝切口长度(10.7±2.1)cm,手术时间(100.4±10.3)min(不含预注册时间),24 h引流量(200.7±101.9)ml,VAS评分5.2分。结论:计算机导航辅助下微创人工全膝关节置换具有切口小、不干扰股骨髓腔、出血少、下肢功能恢复快等优点,同时能够恢复下肢的机械轴线,假体位置安装正确,使操作具有高的准确性和可重复性。(本文来源于《泸州医学院学报》期刊2013年04期）
马文娟[3]（2010）在《红外手术导航仪关键技术研究》一文中研究指出随着社会的进步和医疗技术的不断发展,外科手术越来越注重精细化和微创化。在计算机、精密制造、医学成像、图像处理等技术飞速发展的基础上,计算机辅助手术成为外科手术发展的必然趋势。手术导航系统是计算机辅助手术系统的应用,其充当医生的眼睛,为医生实时显示手术器械相对于病灶部位解剖结构的位置和方向,可以减少手术创伤,提高手术精度,取得了传统手术不能达到的效果,成为医疗行业的一个热点和亮点。根据国内对手术导航系统应用和研究的需要,本文在第一代红外手术导航仪实验室样机系统的基础上,研制了新一代的红外手术导航仪临床样机系统。为了对手术导航仪有一个全面深入的了解,把握研究的方向,本文首先对手术导航系统的优点和发展进行了概述,说明研究和开发手术导航仪的必要性;根据国内外技术发展的对比以及国内医疗界对手术导航仪的需求,说明研究和开发具有完全自主知识产权的手术导航仪的紧迫性。在这样的背景下,根据目前具备的研究基础、条件和优势,提出了本文的主要研究内容和预期目标。本文研究的主要内容如下:1)研究了摄像机内参数标定算法。首先不考虑镜头畸变,采用同心圆作为标定模板,同心圆模板不仅具有平面模板的优点,其制作也容易得多。该方法是完全线性的方法,无需迭代优化,并且不需要求取虚圆点,提高了算法的鲁棒性。考虑到径向畸变的存在,本文采用曲线拟合的方法对畸变参数进行标定。该方法采用的模板是包含直线特征的黑白棋盘格模板,通过证明直线在径向畸变下的投影为一圆弧,利用圆拟合方法求得圆参数,结合圆参数和径向畸变参数之间的关系最终标定出畸变参数。该方法避免了迭代算法的复杂性以及陷入局部最优值的局限性,简便有效,并且将径向畸变参数和其余摄像机内参数的估计分离开来,比较灵活。2)研究了摄像机外参数标定算法。在假定摄像机内参数已标定的情况下,标定摄像机外部参数包括摄像机坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵R和平移矢量T,即估计摄像机姿态。Hartely等人提出了一种最优化方法,采用分枝定界法在旋转空间寻优,通过解一系列的二阶锥规划问题得到最优解。本文对Hartely等人的方法进行了改进,用平面坐标代替球面坐标表示图像点,将约束表示成线性规划形式,结合分枝定界法和线性规划方法求取全局最优解,大大提高了算法的速度。与Hartely等人的方法相比,速度快了一倍左右。3)研究了圆的姿态重建算法。由于主动手术探针采用红外二极管作为标志点,为圆形标志点,因此圆特征的姿态重建技术在红外手术导航系统中具有重要的意义。本文针对现有算法的不足,提出了一种新的基于圆投影方程的圆姿态重建算法。本算法是在单目视觉条件下,存在解的二义性,算法精度与传统算法一致,但是由于其基于矩阵分解,计算复杂度得到了大大的简化。同时,本文给出了单目圆重建结果二义性的几何解释,并分析了圆和球的姿态重建的联系和区别,在理论完备性方面也大大优于传统算法。4)研制了红外手术导航仪临床样机系统。本文在第一代红外手术导航仪实验室样机系统的基础上研制了新一代的红外手术导航仪临床样机系统。该样机硬件系统包括立体视觉定位仪、手术器械和计算机叁部分,软件系统包括视觉系统左右图像采集和预处理、图像特征提取和校正、立体视觉计算、器械分割和实时叁维显示与导航等模块。通过对样机系统的精度测试以及模拟导航实验,表明我们研制的红外手术导航仪临床样机实现了手术导航的功能。另外,该系统在上海市第九人民医院进行了两例临床手术,其在临床中的应用验证了该系统基本满足临床手术要求,其性能已经达到了国际先进产品——NDI公司的Polaris手术导航系统的水平。(本文来源于《上海交通大学》期刊2010-05-10）
郑银强[4]（2009）在《红外手术导航仪的高精度定位理论与方法》一文中研究指出手术导航仪能够使外科医生实时浏览病灶部位的叁维解剖结构以及手术器械所处的位置和方向,规划手术器械进入的路径,减小手术创伤,提高手术精度。手术导航的出现引发了手术方式的革新,因此成为外科领域的一个研究热点。叁维重建是手术导航仪的重要技术组成部分。传统的叁维重建技术包括摄像机标定、特征提取、立体匹配和叁角化重建等步骤。为了降低复杂度并增强稳定性,手术导航仪通常采用圆形和球形标志。所以,本文主要涉及这些已知模型的摄像机标定技术和叁维重建技术。尽管一些问题已经在几年以前得到了部分解决,但是本文提出了系统的分析和完备的几何解释,填补了现存算法的不足之处。例如,本文提出了圆的射影方程,该方程是关于圆形特征的统一描述,具有重要的意义。本文的主要创新点包括:1.基于圆形特征的摄像机标定针对现有迭代算法的不足之处,本文提出了一种基于平面上两个任意圆的摄像机标定算法。利用一幅图像,本方法可以线性地标定出摄像机焦距和外参数。和迭代算法相比,本方法的计算速度快,几何意义明确,同时可以用于初始化迭代优化算法,大大提高了现存优化算法的收敛性。2.圆的姿态估计算法本文首先提出了从单目图像中重建圆形特征的线性算法。本算法不但给出了重建的闭式解,还给出了重建冗余的几何解释。同时,本文进一步给出了基于立体视觉的圆形特征重建算法。本方法提出的闭式解消除了传统算法中的繁琐操作,大大提高了重建的便利性。3.球心投影点检测及其叁维重建算法本文分析了球心投影点和球投影中心点的几何距离,并给出了闭式表达,从而确定出以球投影中心点代替球心投影点所带来的误差。分析表明,只有当球心处于摄像机主轴上时,球心投影点和球投影中心点才重合。同时,本文提出了一种基于球的射影方程的叁维重建线性算法。本方法的显着特征是简便性和鲁棒性。和现存方法相比,本方法没有构建投影锥的繁琐运算。4.基于立体视觉的可变形表面重建本文提出了基于双目立体视觉技术的变形表面的重建算法。本方法采用了无穷范数来建立反投影误差模型,并利用二阶凸优化来求取全局最优,大大提高了运算速度,同时本方法对于较大形变依然适用。在上述关键技术研究的基础上,构建了一个数字式红外手术导航仪样机。首先,根据目标技术参数要求,本文设计了完整的双目立体视觉光学系统,构建了硬件平台,然后编写了标定、重建、多体分割和坐标转换算法,并在模拟平台上进行了精度评估。实验结果表明,本文构建的数字式红外手术导航仪样机达到了预期的效果,说明了上述研究结果的正确性和实用性。(本文来源于《上海交通大学》期刊2009-01-01）
王建华[5]（2007）在《数字式红外手术导航仪关键技术研究》一文中研究指出手术导航仪能够使外科医生实时浏览病灶部位的叁维解剖结构以及手术器械所处的位置和方向,规划手术器械进入的路径,减小手术创伤,提高手术精度。手术导航的出现引发了手术方式的革新,因此成为外科领域的一个应用和研究热点。根据国内对手术导航应用和研究的需要,本文在研究手术导航仪所涉及关键技术的基础上,构建了一个数字式红外手术导航仪样机。为了对手术导航仪有一个全面深入的了解,把握研究的方向,本文首先对手术导航的概念、优点和发展进行了概述,说明研究和开发手术导航仪的必要性;根据国内外技术发展差距的对比,以及国内医疗界对手术导航仪的需求,说明研究和开发具有完全自主知识产权手术导航仪的紧迫性;在这样的背景下,根据目前具备的研究基础、条件和优势,提出了本文的主要研究内容和预期目标。本文研究的主要内容如下:1.提出了一种基于平面单应矩阵中心线的摄像机标定方法:目前最具发展前景的手术导航系统是光学导航系统,其原理是双目立体视觉。应用双目立体视觉的一个关键步骤是摄像机标定,本文在对现有摄像机标定方法进行综述的基础上,针对这些方法在应用于手术导航系统时遇到的实际问题,提出一种基于平面单应矩阵中心线的摄像机标定方法,对平面单应矩阵中心线的性质进行了推导和实验验证,对标定方法的实施步骤进行了说明,并利用平面单应矩阵中心线的性质讨论了选择有效标定图像以提高摄像机标定精度的问题。2.提出了一种摄像机镜头畸变模型:摄像机镜头畸变是影响摄像机标定和立体视觉计算精度的一个重要因素,而畸变模型的选择又是进行畸变校正的一个关键问题。在采用传统镜头畸变模型进行图像校正时,虽然模型中参数较多,但相互间不独立,由于畸变参数间的耦合,会使优化过程收敛到局部最小值,影响手术导航仪的精度。针对这一不足,在分析镜头畸变产生原因和各畸变分量之间相互关系的基础上,本文提出一种新的镜头畸变模型,进行了理论分析和实验验证。3.提出了一种摄像机镜头畸变参数的估计方法:根据手术导航仪测量体积和测量距离的要求,摄像机应采用短焦距广角镜头,因此畸变不容忽略。现有摄像机标定方法缺乏对镜头畸变的初值估计,在进行迭代寻优的初始化阶段假设镜头畸变系数为零,这样的假设对于畸变较大的镜头会导致优化过程收敛到局部最小值,影响手术导航仪的精度。针对这一不足,本文提出一种镜头畸变初值的估计方法,对方法的原理进行了推导,并通过模拟实验和真实图像实验对方法进行了验证。4.提出了一种非平行轴双目立体视觉的直接计算方法:手术导航仪中双目立体视觉系统的两个摄像机通常采用非平行轴配置,它们的内部参数一般也不相同,因而不能直接应用标准平行轴双目立体视觉的计算方法。现有方法分为两类,一类通过迭代求解两条投影线在空间的交点,其缺点是需要初值估计,并且会收敛到局部最小值;另一类使左右图像分别旋转一定角度,将它们校准到满足平行轴双目立体视觉系统的要求,然后调用标准算法,其缺点是需要进行图像的几何变换,增加运算量,影响手术导航仪的实时性,并且这类方法没有考虑噪声干扰,其重建精度受噪声的影响较大。针对这两种方法的不足,本文提出一种非平行轴双目立体视觉的直接计算方法,进行了理论推导和实验验证。在上述关键技术研究的基础上,构建了一个数字式红外手术导航仪样机。这部分内容是本文研究的目的,也是上述研究结果的应用和检验。根据目标技术参数要求,设计了光学系统,构建了硬件平台,编写了相关软件,进行了标定、测试、精度评估和模拟导航实验。结果表明,所构建的数字式红外手术导航仪样机达到了预期的效果,说明了上述研究结果的正确性和实用性。(本文来源于《上海交通大学》期刊2007-11-01）
关志华,陈雷[6]（2003）在《手术导航仪下鼻内镜脑脊液筛板漏修补1例》一文中研究指出1 资料与方法 病人女,42岁,因左鼻反复流清水样液4年于2001年12月1日入院。门诊行左鼻漏出液检查示:葡萄糖3.7 mmol/L。鼻窦CT:左侧近鸡冠处筛骨水平板见小缺损,其下对应处鼻顶见一乳头状软组织影垂下,筛窦内未见液平面、软组织影。入院诊断:脑脊液鼻漏(左)。术前戴手术导(本文来源于《中国耳鼻咽喉颅底外科杂志》期刊2003年02期）
冯伟[7]（2003）在《“精确制导”的关节手术导航仪》一文中研究指出关节疾病是骨科常见疾患。据统计病学统计，在我国骨性关节炎发病率约为3％，类风湿关节炎约为0.3％，强直性脊柱炎为0.4％。因此，关节炎总体发病率已近4％。由于中国正进入老龄化社会，关节炎发病率呈逐年上升趋势，再加上因外伤导致关节损伤的病人，关节疾病的人数(本文来源于《中国医药报》期刊2003/04/21）
手术导航仪论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
目的:探讨Laptop Stryker手术导航仪辅助下人工全膝关节置换手术的临床效果。方法:9例入组患者男4例5膝,女5例5膝,采用计算机导航下经股内侧肌入路人工全膝关节置换术。观察切口大小、术后引流量、手术时间、VAS评分,影像学观察恢复情况。结果:9例患者10膝切口长度(10.7±2.1)cm,手术时间(100.4±10.3)min(不含预注册时间),24 h引流量(200.7±101.9)ml,VAS评分5.2分。结论:计算机导航辅助下微创人工全膝关节置换具有切口小、不干扰股骨髓腔、出血少、下肢功能恢复快等优点,同时能够恢复下肢的机械轴线,假体位置安装正确,使操作具有高的准确性和可重复性。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
手术导航仪论文参考文献
[1].马帅依凡.基于人工标记的光学手术导航仪研究[D].山东大学.2017
[2].付勇,吴子祥,韩一生.LaptopStryker手术导航仪辅助下人工全膝关节置换术在市级医院的应用[J].泸州医学院学报.2013
[3].马文娟.红外手术导航仪关键技术研究[D].上海交通大学.2010
[4].郑银强.红外手术导航仪的高精度定位理论与方法[D].上海交通大学.2009
[5].王建华.数字式红外手术导航仪关键技术研究[D].上海交通大学.2007
[6].关志华,陈雷.手术导航仪下鼻内镜脑脊液筛板漏修补1例[J].中国耳鼻咽喉颅底外科杂志.2003
[7].冯伟.“精确制导”的关节手术导航仪[N].中国医药报.2003