面向機器人輔助外科手術的腹腔鏡視覺導航方法研究.pdf

1、機器人輔助外科手術是最近三十年發(fā)展起來的一種新型的手術方式，其具有術時創(chuàng)傷小、術后恢復快的優(yōu)點，但外科手術機器人并非代替醫(yī)生進行手術，主要作用是輔助醫(yī)生進行手術，基本沒有自主權。在目前的腹腔鏡手術過程中，醫(yī)生必須指揮腹腔鏡操作者或者控制機械臂調節(jié)腹腔鏡的位置和姿態(tài)，這不僅使醫(yī)生分心，而且腹腔鏡不一定能調整到一個理想的位置，為此本文提出了一種追蹤手術器械的腹腔鏡視覺導航方法。
　　面向本實驗室在研的微創(chuàng)腹腔鏡手術機器人系統，結合腹腔

2、鏡的成像原理和機器人運動學，建立了腹腔鏡的運動成像模型，為腹腔鏡視覺導航奠定基礎。結合機器人輔助外科手術的環(huán)境及流程，分析腹腔鏡視覺導航相關的關鍵技術，給出了腹腔鏡視覺導航的整體流程。
　　根據外科手術過程中的常用操作，設定兩種手術狀態(tài)，結合手術狀態(tài)給出了腹腔鏡導航過程中的感興趣區(qū)域的詳細定義（輸出圖像），基于感興趣區(qū)域研究了腹腔鏡運動決策方法，用于確定腹腔鏡何時運動、如何運動，并且給出了該方法相關參數的詳細計算過程。
　　

3、分析了基于均值漂移的圖像分割算法和基于核相關濾波器的目標跟蹤算法，結合腹腔鏡視覺導航的需求，分別對其進行改進，使其適用于腹腔鏡視覺導航方法，并通過實驗對改進的算法與原算法進行了對比分析，證明了改進算法的優(yōu)點，最后采用多種外部依賴庫，在VS2013上編寫了腹腔鏡圖像處理的總程序。
　　詳細分析了基于視覺精確定位手術器械的方法，搭建視覺定位手術器械的實驗環(huán)境，同時進行了相機的標定實驗和手術器械的快速和精確定位實驗。結合定位實驗的結果，