断层医学图像处理技术及其在骨科手术中的应用

提出从断层图像序列到目标组织几何建模及快速成形制造的技术路线，并通过在全髋翻修手术中的实际应用检验该技术的适用性和可靠性．将断层图像序列通过线性插值构造成3D数据场，采用种子区域生长方法分割出目标组织后，利用等值面提取获得患骨的三角面几何模型．对获得的三角面模型进行碎片清除和三角面精简后，应用快速原形技术制造患骨模型．患骨实物模型对术前计划、假体设计和手术模拟至关重要．     

导航系统在治疗股骨头坏死髓芯减压术中的开发与验证

针对治疗股骨头坏死髓芯减压术中要求手术切口小且只暴露出大转子部位的问题,设计了一种基于点和面特征相结合的方法.该方法将配准过程分为两步实现,即点对点配准和ICP配准,提高了配准精度.在基于VTK平台环境下,开发了手术导航软件,并使用一根股骨进行了模型实验.结果表明,目标配准误差为2.137 mm,能够满足手术对精度的要求.     

髋关节表面置换手术导航系统的模型建立

建立了股骨头和股骨颈的数学模型,并在此基础上开发了髋关节表面置换手术导航系统模型建立功能模块.首先,基于数值优化理论,推导了股骨头和股骨颈的数学表示;然后,采用光学跟踪、数值分析和计算机图形学等相关技术,重建了股骨头和股骨颈的数字模型;实验结果表明所开发的髋关节表面置换手术导航系统模型建立功能模块能够帮助提高髋关节表面置换手术的准确性.     

髋关节表面置换手术导航系统

针对髋关节表面置换术(FHR)对手术的要求较高,传统的器械辅助易于导致假体植入位置的不确定性,并且需要相当的时间才能将假体植入到正确的位置,建立了股骨头和股骨颈的数学模型,并开发了髋关节表面置换手术导航系统.在该系统的帮助下,全髋关节置换的可视化和中心孔定位针的植入能够容易实现.实验结果表明,本文开发的FHR手术导航系统是准确、快速施行髋关节表面置换术的实用手术工具.     

计算机辅助全膝置换手术中股骨头中心的定位方法

提出了一种确定股骨头中心的方法.该方法的核心是将若干三维数据点拟合成空间球面模型,通过非侵入式测量,无需髓腔内定位,避免了安装髓内杆繁琐的操作过程,同时减少对患者的伤害.实验验证结果表明,所提出的方法正确可行,其精度满足计算机辅助手术的要求.     

机器人在全膝置换手术中的应用

将机器人引入传统的全膝置换手术中，介绍了机器人辅助全膝置换手术系统硬、软件的基本结构．从术前模型的建立，术中数据的提取，完成术前和术中图像的配准，最后输出为机器人轨迹规划和控制这一过程的技术细节，对该系统进行讨论，并通过应用ICP(Iterative Closest Point)算法的反复迭代特性，使系统的实际响应与预期响应逼近．试验证明该系统是可行的．