摘要：机器人辅助微创手术,因其低侵袭性而变得越来越普遍。然而,因定向障碍和缺乏导航信息限制了其在经自然腔道手术的进一步应用。自然腔道解剖结构复杂,机器人末端的手术器械易损伤周围血管和神经。本研究设计了一种智能控制导航手术机器人系统,使用可靠和安全的定位技术、7自由度机械臂以及避免关节角度限制的逆运动学控制策略,以实现高灵活度的机械臂控制。基于患者术前影像进行手术导航与手术规划,并通过阻抗柔顺控制将患者与手术器械的接触力限制在一定范围内,实现保护患者的正常组织。为了提高手术精度并缓解医生的手术强度,智能语音控制实现术中手术器械位置和姿态的微小调整。基于体模和尸头实验进行系统的有效性验证。结果显示,本系统的定位误差小于1 mm,轨迹追踪角度误差小于2.5°,术中导航可进行实时手术靶点与器械跟踪,阻抗柔顺控制可将手术器械与患者之间的接触力降低在1.2 N以下,基于语音识别的精细调控可以满足术中对手术器械运动控制的要求。本研究的结果初步表明,所设计的手术机器人系统在机器人辅助微创手术中具有潜在的应用前景。

摘要：为实现微创脊柱手术导航,提出一种将脊柱术前CT与其术中X射线图像配准的方法.首先基于一种最近点迭代法进行快速粗配准;然后提取图像的梯度特征,根据投影变换原理,采用寻找具有CT最大梯度投影位置的方法进行精配准.在模拟数据及临床标本上进行实验的配准率分别为92%和78%.实验结果表明:该方法鲁棒性强、人工干预少、适合于临床应用.

摘要：基于最小生成树的图像分割方法虽然具有较快的分割速度,然而这类方法的结果较为粗糙、冗杂.结合Mumford-Shah理论,提出了一种优化的方法.通过考虑图像中区域间的结合程度以及各区域的几何性质,计算区域间基于结合度的权值并将之加入到最小生成树图像分割方法的区域合并判断公式中,使相互结合较好的区域更易于合并.该方法能够在保留目标区域间较弱边缘的同时,很好地合并目标区域内部结合较好的区域,并得到简洁平滑的轮廓.

摘要：目的提出一种新型的肋骨骨折检测网络Rib-Net,探讨其进行肋骨骨折检测的可行性与准确性,以减少骨折漏诊案例。方法采用公开数据集RibFrac Dataset,其数据集划分为训练集(420例)、验证集(80例)及测试集(160例)。Rib-Net由目标检测集成网络ED-Net、完全候选框融合算法(CBF)与分割模型3D Unet构成。首先,集成Retina Unet、UFRCNN+与Mask RCNN组成ED-Net,预测肋骨骨折候选框;其次,设计全新的CBF,融合存在重叠的骨折候选框,生成定位精准、置信度准确的候选框;最后,利用Unet对肋骨骨折进行分割,实现肋骨骨折的进一步精确定位。结果在“MICCAI 2020 RibFrac Challenge:Rib Fracture Detection and Classification”挑战赛平台上,Rib-Net检测结果达到了最优成绩,其召回率、无限制接受者操作特性曲线(FROC)值及Dice相似指数分别为92.3%,0.859和0.61。结论Rib-Net网络可高效精准地对胸部CT影像进行肋骨骨折检测定位,有效协助医生做出准确诊断。

摘要：电子束CT(E lectron beam com pu ted tom ography,EBCT)能定性定量地检测冠状动脉粥样硬化中的钙化,而钙化与冠状动脉粥样硬化程度正相关,并与冠心病事件的发生有一定的联系,因此,它是一种较好的无创性冠心病危险因子的检查方法。EBCT现行采用的钙化参数(钙化面积、钙化积分)可重复性较低,变异率较高,在使用中存在着一定的不足。本研究利用EBCT冠状动脉扫描图像上所有钙化像素点的三维信息,设计一种新的钙化参数(钙化体积),通过对11例人冠状动脉标本实验,发现钙化体积的变异率在25%百分位数、中位数、75%百分位数、均数处都较钙化面积、钙化积分小,其均数变异率差别的t检验P值分别为0.027、0.058。结果显示钙化体积可作为一种新的钙化参数。

摘要：目的:利用腹部胰腺的CT数据进行三维重建和显示,研究胰腺正常和病变组织及其与周围血管的形态和位置关系。方法:20例临床病人腹部Light-speed cT增强扫描的原始数据,利用“医学三维图像工作室”软件系统对其进行读取、三维重建和显示。结果:重建出的胰腺及其周围血管图像真实,能实时旋转、任意厚度多次重建、切割,能观察出胰腺病变情况和周围血管受累程度。结论:本研究实现了胰腺及其周围血管的三维重建和显示,探讨出一种内脏器官和血管的重建方式,对断层影像解剖学教学、临床影像学诊断和治疗方案的设计具有明确的辅助作用。

摘要：目的探索运用快速成型技术与逆向工程方法个体化仿生设计和制造下颌骨髁突支架。方法以头颅CT扫描影像资料作为数据源,利用Mimics软件重建一侧下颌支三维结构,并以stl文件格式输入到Solidworks软件中进行编辑,最终获得下颌骨髁突支架的负型模具文件。应用快速成型技术制造相应的树脂模具,在此模具中填充生物材料,待其固化后,去除模具,获得多孔的三维下颌骨髁突支架模型。观察其大体形貌及用扫描电镜观察其微观结构。结果所得下颌骨髁突支架生物模型与计算机三维重建模型一致,扫描电镜观察模型由类软骨层的胶原、类骨层的磷酸钙骨水泥(CPC)与聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)构成。结论快速成型技术与逆向工程相结合的方法制造个体化下颌髁突支架是可行的,为骨组织工程支架的构造提供了一种可能的方法。

摘要：目的：利用计算机图像融合技术,探讨对颞骨岩部、颈内动脉、骨迷路等结构进行多模态医学图像的配准、融合与重建,为经岩骨入路手术术前计划的设计与模拟提供形态学基础.方法：收集患者头颅CT、MRA导航序列图像,利用复旦数字医疗自行研发的神经外科手术导航系统软件,进行影像数据的配准和融合,分别基于CT图像重建出颅骨和骨迷路,基于MRA图像重建出颈内动脉.结果：重建后的图像可单独或多结构融合显示颞骨岩部、颈内动脉和骨迷路的形态;三类结构用不同的伪彩色、透明度进行区别显示,能快速、直观地反映相互之间的位置和毗邻关系;能够根据手术入路,在三维空间中任意角度旋转观察.结论：利用头颅CT和MRA导航序列图像,经配准、融合和重建,显示颞骨内颈内动脉、骨迷路等复杂结构,为颅底外科解剖训练和手术计划提供一种新的方法和有效的信息补充.