基于图像的外科手术导航系统PPT课件
合集下载
研究内容ppt课件
19
胸部CT的虚拟内窥镜发现一狭窄支气管 3D观察器显示支气管模型，显示的锥 体和重新格式化的图像平面（左上图）； 多平面重建（右上图）； 穿行镜头显示高度狭窄，在重新格式 化的照片上，测量直径（右下图）。
20
虚拟穿行通过一完全闭塞的支气管
21
虚拟内窥在外科手术中的潜在应用
用于外科手术主要来检查病灶周围血管 等关键组织，避免手术中出血或功能受到 损伤。 电影显示手术路径 电影显示病灶 电影显示周围血管 电影显示功能区 其它
18
虚拟（仿真）内窥镜
通过虚拟内窥镜，医生可以获得更佳的影像化 的解剖图，深入到人体的内部，以全新的视角观 察人体内部结构。可以实现人的脑部、结肠、支 气管、血管及其他器官不规则地旋转，镜头在拉 近拉远或摇动。这种动态的现实显示使用户 对人体各解剖器官的整体 结构和相互关系留下深刻 印象，对医学教学、临床 诊断和外科手术的进行具 有珍贵的价值。
9
图像融合技术
将解剖图像与功能图像融合一起，使融 合得到的图像，既含有解剖结构信息又含 有功能代谢信息。使医生的诊断更加准确 和可靠。 MRI FUSE
PET
10
SPECT与MRI 图像融合
SPECT图像（左上）显示了脑的活化作用，与 MRI解剖图（右上）融合后，得到一幅含有肿瘤的、 融合图像（左下）。
15
导航系统的稳定性分析
外科手术对导航系统的稳定性有着 特殊的要求 影响稳定的硬件部分 影响稳定的软件部分 对不稳定因素的处理
导航系统整体精度分析
影响精度有那些因素 定量分析各因素对整体精度的影响 提高整体精度的措施
16
导航系统的激光配准
目前配准还是采用手工方法，在病人 头上贴上数个标志点，顺序进行注册或 配准。 激光扫描是一种全自动配准方法，不 需要贴标志点。 我们的工作是要了解其硬件组成、配 准算法以及价格性能比。
胸部CT的虚拟内窥镜发现一狭窄支气管 3D观察器显示支气管模型，显示的锥 体和重新格式化的图像平面（左上图）； 多平面重建（右上图）； 穿行镜头显示高度狭窄，在重新格式 化的照片上，测量直径（右下图）。
20
虚拟穿行通过一完全闭塞的支气管
21
虚拟内窥在外科手术中的潜在应用
用于外科手术主要来检查病灶周围血管 等关键组织，避免手术中出血或功能受到 损伤。 电影显示手术路径 电影显示病灶 电影显示周围血管 电影显示功能区 其它
18
虚拟（仿真）内窥镜
通过虚拟内窥镜，医生可以获得更佳的影像化 的解剖图，深入到人体的内部，以全新的视角观 察人体内部结构。可以实现人的脑部、结肠、支 气管、血管及其他器官不规则地旋转，镜头在拉 近拉远或摇动。这种动态的现实显示使用户 对人体各解剖器官的整体 结构和相互关系留下深刻 印象，对医学教学、临床 诊断和外科手术的进行具 有珍贵的价值。
9
图像融合技术
将解剖图像与功能图像融合一起，使融 合得到的图像，既含有解剖结构信息又含 有功能代谢信息。使医生的诊断更加准确 和可靠。 MRI FUSE
PET
10
SPECT与MRI 图像融合
SPECT图像（左上）显示了脑的活化作用，与 MRI解剖图（右上）融合后，得到一幅含有肿瘤的、 融合图像（左下）。
15
导航系统的稳定性分析
外科手术对导航系统的稳定性有着 特殊的要求 影响稳定的硬件部分 影响稳定的软件部分 对不稳定因素的处理
导航系统整体精度分析
影响精度有那些因素 定量分析各因素对整体精度的影响 提高整体精度的措施
16
导航系统的激光配准
目前配准还是采用手工方法，在病人 头上贴上数个标志点，顺序进行注册或 配准。 激光扫描是一种全自动配准方法，不 需要贴标志点。 我们的工作是要了解其硬件组成、配 准算法以及价格性能比。
神经外科CT影像基础ppt课件
病例一：脑出血的CT影像诊断
总结词
脑出血的CT影像诊断是神经外科中常见的病例，通过CT影像 可以观察到脑实质内的高密度影，有助于判断出血部位和出 血量。
详细描述
脑出血的CT影像通常表现为脑实质内的高密度影，形状不规 则，边缘模糊。根据出血量和部位的不同，高密度影的范围 和形态也会有所不同。通过观察CT影像，医生可以判断出血 部位、出血量以及是否需要手术治疗。
神经外科CT影像基础PPT
课件
汇报人：可编辑
2024-01-11
• 神经外科CT影像概述 • 神经外科CT影像基础知识 • 神经外科常见疾病的CT影像表现 • 神经外科CT影像诊断流程与技巧 • 神经外科CT影像病例分享与讨论
01
神经外科CT影像概述
什么是神经外科CT影像
01
神经外科CT影像是指通过CT（计 算机断层扫描）技术对神经系统 进行检查，获取脑部、脊髓等部 位的断层图像。
综合分析
结合患者病史、临床表现和其 他检查结果，进行综合分析，构
掌握正常解剖结构的特点，以便更好地识别 异常病变。
多角度观察
从多个角度观察CT影像，以获得更全面的信 息。
观察细节
注意观察病变的细微特征，如边缘、密度均 匀性等，有助于鉴别诊断。
结合其他影像学检查
如有其他影像学检查结果，如MRI、DSA等 ，可结合分析，提高诊断准确性。
诊断报告撰写
准确描述病变特征
在报告中准确描述病变的位置、大小 、形态、密度等特征。
提供鉴别诊断意见
根据病变特征，提供可能的鉴别诊断 及可能性大小。
提出进一步检查建议
根据病变情况，提出进一步检查的建 议，如MRI、DSA等。
及时反馈
最新基于图像的外科医学手术导航系统PPT课件
1、 TQM的定义及其重要性----什么是TQM？
TQM（Total Quality Management）即全面质量管理 ，又称为全面品质经营。
TQM它指一个组织以质量为中心，以全员参与为基 础，目的在于通过让顾客满意和本组织所有成员及社会 受益而达到持续经营的管理途径。
TQM全面质量管理内容和特点，概括起来是“三全 ”、“四一切”。 “三全” ——全员、全过程、全企业 ; “四一切”——即一切为用户着想，一切以预防为主 ，一切以数据说话，一切工作按PDCA循环进行。
1、 TQM的定义及其重要性----什么是TQM？
全面（Total）
质量（Quality）
管理（Management）
1、 全过程
从市场调研、开发设计、生产制造 到销售服务全过程实施有效控制
2、 全企业
各个管理阶层、各个职能部门担负 起本阶层、本部门的质量管理责任
3、 全人员
上自企业最高领导、下至各阶层管 理人员，以至一线操作员工个个都 应关心产品质量，参加各种质量管 理活动
研发组
制造工艺组
质量组
各 科 室 兼 职 TQM 管 理 员
其他相关组
4、TQM体系的组织架构及其职责
2）TQM组织主要职
责名称
职责
公司高管
1、负责TQM体系设计的审定。 2、听取TQM推进办公室定期的工作汇报。 3、对TQM工作的整体推进情况进行督促和考核。 4、对TQM开展过程中，提供和调配各部门资源。
TQM推进办公室 （设在技术质量部）
1、项目总体规划、方案制定； 2、公司TQM体系建设的宣传； 3、组织实施TQM体系建设推进中的检查、考核； 4、项目推动过程中的检查、考核、修正和完善； 5、开展QC改善、标准化推进活动、生产性活动（即工作效率）和全员参与的改善提案活动。
最新神经外科导航系统简介及术中护理配合-精品课件
第四十五页，编辑于星期日：十八点 四十四分。
Z-touch 激光表面注册仪
• 表面注册 ——无需接触患者
• 便利快捷——一分钟内轻松完成注册 • 经济省时——术前无需贴标记扫描，有一套
影像即可注册
COMPANY LOGO
第四十六页，编辑于星期日：十八点 四十四分。
手术显微镜与导航完美整合
• 3D的手术计划数据（靶点、DTI、手术入路等
十、神经导航设备系统及相关附件的保养
第二页，编辑于星期日：十八点 四十四分。
一、导航的起源与发展
导航（navigation）一词来源于拉丁文 navigare， navigat，指驾驶船舰、汽车或飞行器，或测定船舰 等的位置和路线。在人类发展史中，导航技术最先用 于航海。据史料记载，中国人在世界上最早发明航海 仪，如指南针、海图、海钟和六分仪，并最早应用于 航海。
四、手术导航系统的硬件及软件组成
(5)塑料导航标记（Mark）
行MRI扫描
行CT扫描第二十五页，编辑于星期日：十八点 四十四分。
四、手术导航系统的硬件及软件组成
(6)Z-touch
激光表面注册激光笔
第二十六页，编辑于星期日：十八点 四十四分。
（7）手术器械移动参考架（各种型号）
第二十七页，编辑于星期日：十八点 四十四分。
储
计
设
导
划
置
航
第二十九页，编辑于星期日：十八点 四十四分。
五、工作原理及注册（配准）方法
1.工作原理
手术导航系统的目的，是用计算机中的图像和三维模 型来指导实际的手术过程。指导的方式是：
进行手术时，在患者的实际空间坐标系中，手术器 械（如导航探针）指向患者的任意部位，那么在计算 机的模型坐标系中，模似的手术器械也同时指向模型 的相应部位。这样就可以用计算机中模似手术器械和 人体模型之间的相对位置关系来指导实际手术过程。
Z-touch 激光表面注册仪
• 表面注册 ——无需接触患者
• 便利快捷——一分钟内轻松完成注册 • 经济省时——术前无需贴标记扫描，有一套
影像即可注册
COMPANY LOGO
第四十六页，编辑于星期日：十八点 四十四分。
手术显微镜与导航完美整合
• 3D的手术计划数据（靶点、DTI、手术入路等
十、神经导航设备系统及相关附件的保养
第二页，编辑于星期日：十八点 四十四分。
一、导航的起源与发展
导航（navigation）一词来源于拉丁文 navigare， navigat，指驾驶船舰、汽车或飞行器，或测定船舰 等的位置和路线。在人类发展史中，导航技术最先用 于航海。据史料记载，中国人在世界上最早发明航海 仪，如指南针、海图、海钟和六分仪，并最早应用于 航海。
四、手术导航系统的硬件及软件组成
(5)塑料导航标记（Mark）
行MRI扫描
行CT扫描第二十五页，编辑于星期日：十八点 四十四分。
四、手术导航系统的硬件及软件组成
(6)Z-touch
激光表面注册激光笔
第二十六页，编辑于星期日：十八点 四十四分。
（7）手术器械移动参考架（各种型号）
第二十七页，编辑于星期日：十八点 四十四分。
储
计
设
导
划
置
航
第二十九页，编辑于星期日：十八点 四十四分。
五、工作原理及注册（配准）方法
1.工作原理
手术导航系统的目的，是用计算机中的图像和三维模 型来指导实际的手术过程。指导的方式是：
进行手术时，在患者的实际空间坐标系中，手术器 械（如导航探针）指向患者的任意部位，那么在计算 机的模型坐标系中，模似的手术器械也同时指向模型 的相应部位。这样就可以用计算机中模似手术器械和 人体模型之间的相对位置关系来指导实际手术过程。
神经导航ppt课件
12
应用范围
脑深部肿瘤切除手术 经鼻垂体瘤切除手术 脑室引流管置入导航手术 有框/无框活检导航手术
显微镜下导航手术 DBS导航手术 内镜导航手术
术中核磁导航手术
……
13
对病人益处
①侵袭性减到最小 ②减少并发症 的发生 ③节省手术时 间 ④减少失血量 ⑤ 减小开颅骨窗 ⑥减少术后监护时 间及住院天数 、 减少费用
16
神经导航辅助下大脑半球肿瘤手 术切口及入路设计（MRI导航）
17
神经导航辅助经鼻蝶入路鞍区占 位切除术（CT导航）
18
神经导航辅助经鼻蝶入路鞍区占 位切除术（CT导航）
垂体PRL微腺瘤（药物抵抗，蝶
窦发育不良）
术前
术中导航
19
神经导航辅助下低级别胶质瘤切 除（MR66447
21
右枕叶大脑镰两侧脑膜瘤
22
神经导航辅助下穿刺活检（淋巴 瘤）
23
显微镜镜 个性化：通过显微镜目镜 内导航 进行导航 显微镜聚焦点作为导航 虚拟探针尖端 适用性：可与Zeiss和Leica 显微镜连接使用 可多视图导航 功能强：镜内可以看到肿 瘤边界与导航图像
5
神经导航原理
6
神经导航的原理
手术导航系统的核心包括图像和定位两部分，分别类似于航行 中的“地图”和“罗盘”。首先，医学影像学的图像数据被传输到 导航仪，这些数据可以包括计算机断层扫描（CT），核磁共振 （MRI），正电子发射计算机断层扫描（PET），数字血管剪影 （DSA）等。二维的数据经过导航仪的电脑分析处理，得到三维立 体图像，作为导航手术的“地图”。接下来，通过对患者头部标记 （marker）的注册（registration），将手术室中的患者实际头部位 置和导航仪中的患者头部三维图像对应起来。值得一提的是，患者 在神经导航系统中的基础图像可以与其他影像学图像（如功能核磁 共振、脑磁图等）以及电生理实验结果（如脑皮层功能区电刺激定 位图，cortical mapping by electricalstimulation）相融合，这样使神 经导航不仅能充分辅助手术入路设计，还可以减少或避免术中对功 能区的损伤，降低手术并发症
应用范围
脑深部肿瘤切除手术 经鼻垂体瘤切除手术 脑室引流管置入导航手术 有框/无框活检导航手术
显微镜下导航手术 DBS导航手术 内镜导航手术
术中核磁导航手术
……
13
对病人益处
①侵袭性减到最小 ②减少并发症 的发生 ③节省手术时 间 ④减少失血量 ⑤ 减小开颅骨窗 ⑥减少术后监护时 间及住院天数 、 减少费用
16
神经导航辅助下大脑半球肿瘤手 术切口及入路设计（MRI导航）
17
神经导航辅助经鼻蝶入路鞍区占 位切除术（CT导航）
18
神经导航辅助经鼻蝶入路鞍区占 位切除术（CT导航）
垂体PRL微腺瘤（药物抵抗，蝶
窦发育不良）
术前
术中导航
19
神经导航辅助下低级别胶质瘤切 除（MR66447
21
右枕叶大脑镰两侧脑膜瘤
22
神经导航辅助下穿刺活检（淋巴 瘤）
23
显微镜镜 个性化：通过显微镜目镜 内导航 进行导航 显微镜聚焦点作为导航 虚拟探针尖端 适用性：可与Zeiss和Leica 显微镜连接使用 可多视图导航 功能强：镜内可以看到肿 瘤边界与导航图像
5
神经导航原理
6
神经导航的原理
手术导航系统的核心包括图像和定位两部分，分别类似于航行 中的“地图”和“罗盘”。首先，医学影像学的图像数据被传输到 导航仪，这些数据可以包括计算机断层扫描（CT），核磁共振 （MRI），正电子发射计算机断层扫描（PET），数字血管剪影 （DSA）等。二维的数据经过导航仪的电脑分析处理，得到三维立 体图像，作为导航手术的“地图”。接下来，通过对患者头部标记 （marker）的注册（registration），将手术室中的患者实际头部位 置和导航仪中的患者头部三维图像对应起来。值得一提的是，患者 在神经导航系统中的基础图像可以与其他影像学图像（如功能核磁 共振、脑磁图等）以及电生理实验结果（如脑皮层功能区电刺激定 位图，cortical mapping by electricalstimulation）相融合，这样使神 经导航不仅能充分辅助手术入路设计，还可以减少或避免术中对功 能区的损伤，降低手术并发症
外科手术导航系统.
德国CAS系统为颅底外科手术制定规划和术后治疗提供帮助。
5.2 立体定向神经外科手术
• 传统脑神经外科手术
– 需要打开病人颅骨 –对位于大脑深部的病变无法处理 – 病人康复时间长 – 被感染的机会增加
• 立体定向脑神经外科手术
– – – – 无需开颅，只要在颅骨上钻一个小孔 定位系统引导下将外科器件引入脑内进行手术 病人痛苦减少 安全，康复时间短
5.2 立体定向神经外科手术（续）
• 定向手术成功的条件
– 准确识别组织和病灶
– 确定正确的穿刺路径 和穿刺点
– 在患者头部精确定位
• 传统框架立体定向脑 神经外科手术
– 在扫描图像中规划 – 通过框架定位
5.2 计算机辅助立体定向手术系统
• 计算机辅助手术系统的特色
– 采用标记点定位,抛弃了框架
– 三维脑部模型显示和手术规划
– 机械臂导航和手术支持
– 基于虚拟现实的手术培训和教学
计算机辅助立体定向手术系统
• 计算机辅助立体定向神经外科手术系统集中了 多种计算机图形图像技术。 • 包含有二维医学图象处理、三维体模型和表面 模型的重构、显示以及漫游等功能。 • 在计算机中三维模型的引导下利用机械臂进行 手术路径的导航和手术操作的支持。 • 通过虚拟现实设备，系统同时提供一个虚拟手 术环境，对医生起到培训和教学的作用。
机械臂在模型中的映射(图中黄线为机械 臂前臂的中轴,紫线为规划穿刺路径)
利用机械臂上安装的手术器械排出患者脑 中的囊液
基于虚拟显示的手术培训
• 建立虚拟手术环境的必要性
–在立体定向手术中，医生不能直接观察到患者的脑 部组织，因此医生必须熟练掌握该系统
• 建立虚拟手术环境的基本条件
5.2 立体定向神经外科手术
• 传统脑神经外科手术
– 需要打开病人颅骨 –对位于大脑深部的病变无法处理 – 病人康复时间长 – 被感染的机会增加
• 立体定向脑神经外科手术
– – – – 无需开颅，只要在颅骨上钻一个小孔 定位系统引导下将外科器件引入脑内进行手术 病人痛苦减少 安全，康复时间短
5.2 立体定向神经外科手术（续）
• 定向手术成功的条件
– 准确识别组织和病灶
– 确定正确的穿刺路径 和穿刺点
– 在患者头部精确定位
• 传统框架立体定向脑 神经外科手术
– 在扫描图像中规划 – 通过框架定位
5.2 计算机辅助立体定向手术系统
• 计算机辅助手术系统的特色
– 采用标记点定位,抛弃了框架
– 三维脑部模型显示和手术规划
– 机械臂导航和手术支持
– 基于虚拟现实的手术培训和教学
计算机辅助立体定向手术系统
• 计算机辅助立体定向神经外科手术系统集中了 多种计算机图形图像技术。 • 包含有二维医学图象处理、三维体模型和表面 模型的重构、显示以及漫游等功能。 • 在计算机中三维模型的引导下利用机械臂进行 手术路径的导航和手术操作的支持。 • 通过虚拟现实设备，系统同时提供一个虚拟手 术环境，对医生起到培训和教学的作用。
机械臂在模型中的映射(图中黄线为机械 臂前臂的中轴,紫线为规划穿刺路径)
利用机械臂上安装的手术器械排出患者脑 中的囊液
基于虚拟显示的手术培训
• 建立虚拟手术环境的必要性
–在立体定向手术中，医生不能直接观察到患者的脑 部组织，因此医生必须熟练掌握该系统
• 建立虚拟手术环境的基本条件
基于图像的外科手术导航系统
18
编辑版ppt
术中导航
目的
1）辅助执行手术方案 2）进行手术干预
实现过程
1）获取术中数据 (图像数据、定位坐标、组织器官的位置) 2）术前与术中医学图像之间配准 3) 配准手术器械与患者的空间位置 4) 术中医学图像与手术器械之间的配准 5) 跟踪器实时跟踪手术器械 6) 医生开始手术
19
编辑版ppt
系统配准技术
术前与术中医学图像之间配准 配准手术器械与患者的空间位置 术中医学图像与手术器械之间的配准
32
编辑版ppt
配准手术器械与患者的空间位置红外发射环 术中医学图像与手术器械之间的配准REF loc
红外摄像头
定坐标点
33
工具上的感应点
编辑版ppt
实时导航技术
实时导航 手术医生可以依靠实时的定位及预设方案
关键技术
医学图像处理 空间定位技术 系统配准技术 实时导航技术
20
编辑版ppt
医学图像处理
图像分割 图像配准 图像融合 图像三维重建 图像显示
21
编辑版ppt
图像分割
图像分割
图像分割就是把图像中具有特殊涵义的不同区域分开来，比如 对图
像中的病灶和关键组织进行分割。
常用的分割方法
1)阈值分割法 2)边缘检测法 3)区域跟踪法 4)纹理分析法
22
编辑版ppt
系统半自动提取的颅骨轮 廓(图中红线所示)
实际手术中由医生勾勒的 病灶轮廓(图中红线所示)
23
编辑版ppt
图像配准
图像配准
指对于一幅医学图像寻求一种或一系列空间变换，使它与另一幅 医学 图像上的对应点达到空间上的一致。这种一致是指人体上的同一解剖 点在两幅匹配图像上有相同的空间位置。
Carto原理与CARTO3 ppt课件
PPT课件
9
如何建立三维解剖模型
PPT课件
10
如何确定激动顺序的早晚
冠状窦
时间零点
LAT 标测消融导管
LAT LAT,相对的局部激动时间
PPT课件
LAT
11
如何创建心脏电解剖模型
PPT课件
12
三维电磁场定位系统 A Novel Method for Nonfluoroscopic Catheter-Based Electroanatomical Mapping of the Heart,
5
配备CARTO的导管室模型
PPT课件
6
CARTO系统的成像原理
PPT课件
7
定位板
3个超低磁场发生器
PPT课件
8
CARTO标测消融导管
结构:导管顶端埋置了磁场感应器
Pulling Wire
X Y Z
Biosense Sensor
Ground
Temp. Control Temp. Control
G1-Preading Carto原理与CARTO3
PPT课件
1
传统手术的局限性催生三维导航技术的发展
判断机制 _ 逻辑分析 解剖定位 _ 互补体位 线性消融 _ 空间记忆 复杂心律失常治疗有难度 X线照射难以避免
PPT课件
2
学习目标
• 1.了解2围手术局限性 • 2.掌握CARTO 磁场定位原理 • 3.了解CARTO平台的一次标测多种信息 • 4.了解CARTO3三大核心技术
快速精确的建模
高效可控的流程
PPT课件
31
CARTO® 3 磁电双定位的定位机制
磁场定位
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
系统半自动提取的颅骨轮 廓(图中红线所示)
实际手术中由医生勾勒的 病灶轮廓(图中红线所示)
图像配准
图像配准
指对于一幅医学图像寻求一种或一系列空间变换，使它与另一幅医学 图像上的对应点达到空间上的一致。这种一致是指人体上的同一解剖 点在两幅匹配图像上有相同的空间位置。
配准方法
1)基于图像外部特征的配准方法 2) 基于图像内部特征的配准方法
描绘骨表面点云
与 术 前 影 像 配 比
完成表面注册
图像融合
图像融合
指将不同图像之间经过空间配准和叠加后，再做必要的交换和处理， 使其在空间位置和空间坐标上达到匹配，产生一种新的图像来显示原 图像所包含的信息。
病人脑部病灶的三维表面模型（图中线条表示三方向观测的 穿刺路径）
术中导航
目的
1）辅助执行手术方案 2）进行手术干预
实现过程
1）获取术中数据 (图像数据、定位坐标、组织器官的位置) 2）术前与术中医学图像之间配准 3) 配准手术器械与患者的空间位置 4) 术中医学图像与手术器械之间的配准 5) 跟踪器实时跟踪手术器械 6) 医生开始手术
导航的现状
存在的问题
高昂的费用，手术室空间的需求(C臂设备) 医学图像的三维分割的自动化程度和精确度不高 配准过程没考虑形变组织 图像的融合很少考虑到非刚体变换 三维重建精确度不高 图像显示效果离真实环境有差距 空间位置的配准技术不够成熟 实时导航技术不够完善
导航应用的领域
图2 导航系统原理图
系统结构
外科医生
显示建模 三维 显示 操纵
综合图像 医 学 图 像 手 术 器 械
融合 配准
定位系统
监视
跟踪
采集
患者 图3 导航系统结构图
导航设备的组成
手术室C型臂机 进行三维扫描, 获得病人病区资料 术中导航光学追踪 手术中对标志点追踪,确定 术中的即时位置,包括: 骨的位置,工具位置.
神经外科 骨科 脊椎手术 腹腔镜手术 整形外科 耳鼻咽喉科 放射治疗
导航的技术结构
工作原理 系统结构 功能实现 关键技术
工作原理
医生手持手术器械对患者的手术目标实施 操作。 手术器械的空间立体定位及瞄准过程均在 跟踪器的实时控制之下，而且跟踪器能够 精确地给出术中解剖部位。 通过术前与术中医学图像配准以及术中医 学图像与患者、手术器械之间的配准关系， 经过相应的坐标转换，控制手术器械达到 要求的部位，从而实施相应的手术操作。
图1 基于图像的外科手术导航系统
使用导航系统的意义
外科手术创伤减少 手术时间缩短 手术质量提高
10,000
自2002年起,到2006年,接近一万例的手术经验
Number of surgeries using Surgetics Stations
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
May-02
May-03
May-04
May-05
Mar-02
Mar-03
Mar-04
Nov-02
Nov-03
Nov-04
Mar-05
Sep-02
Sep-03
Sep-04
Sep-05
Nov-05
Jul-02
Jul-03
Jul-04
Jan-02
Jan-03
Jan-04
Jan-05
Jul-05
法国PRAXIM导航系统的手术数量
基于图像的外科手术导航系统
导航的背景和意义 国内外发展现状 常用的导航系统 导航的发展与展望
导航系统的背景
常规外科手术难以满足现代精细手术的需 求 现代医学影像技术的发展 医用机器人技术的发展 计算机辅助外科手术技术的迅速发展
计算机辅助外科 CAS(Computer Assisted Surgery) 计算机辅助外科是研究和开发 一种人机协作系统，通过合理、 定量的利用CT/MRI/PET多模 数据和导航系统，进行外科手 术计划、干预和评价。 基于图像的外科手术导航系统 IGS(Image Guided Surgery) 基于图像的导航主要利用各种 医学图像信息为手术器械导航， 目的是最大可能地为外科医生 提供手术部位附近的信息，在 二维的医学图像与实际部位之 间架一座桥梁。
术前模拟
目的
1)制定最佳手术计划 2)手术预演
实现过程
1)获取多模图像信息（CT，MRI） 2) 建立数学模型 三维重建技术 3) 三维图像显示 4) 制定手术方案 5)进行手术模拟
术前模拟(髋臼杯的安放位置), 左上,左下,右下图是模型 三个剖面图,右上为髋臼窝底部触点雷达图(红色)
颅内穿刺术前模拟
安科骨科手术导航系统
名称：ASA-630V骨科 手术导航系统 型号：ASA-630V骨科 手术导航系统
校准靶可配接多个厂家的C形臂X光机 NDI POLARIS高精度光学定位系统定位精度高 系列化可跟踪手术器械 系统可自动校正图像形变 快速进行系统的自动注册 简单快速的工作流程，对手术进程干扰小 直观的系统摆位功能 丰富的软件测量工具满足医生的各种需求 完善的计划功能方便各种手术方案的模拟 图像捕获及中文报告便于会诊、论文发表和资料存档 精巧的机箱设计减少手术室占地面积
关键技术
医学图像处理 空间定位技术 系统配准技术 实时导航技术
医学图像准 图像融合 图像三维重建 图像显示
图像分割
图像分割
图像分割就是把图像中具有特殊涵义的不同区域分开来，比如对图 像中的病灶和关键组织进行分割。
常用的分割方法
1)阈值分割法 2)边缘检测法 3)区域跟踪法 4)纹理分析法
现状－国内方面
清华大学 基于虚拟现实的计算机辅助定向神经外科手术计划系统。 北京航空航天大学和海军总医院 机器人辅助损伤神经外科手术系统。 北京理工大学和哈尔滨工业大学 开展了医疗机器人的研究。 北京中西集团 BJ38-ASA-620立体定向手术计划系统 安科公司 ASA-610手术导航系统。
Jan-06
现状－国际方面
美国：蛇牌术中主动红外导航系统在髋、膝关节的应用 德国：博医来（BrainLab)开源软件光学导航系统。 瑞士：基于荧光透镜的导航Medvision系统。
法国： BoneMorphing®骨重建技术，超小移动工作站
日本：IOT系统应用于神经外科。
超小移动工作站