机械臂辅助腰椎穿刺超声扫描控制及结构重建

摘要：

目的 设计一种机械臂辅助下的腰椎穿刺超声扫描系统,实现腰椎部位的自动扫描成像,并将采集到的二维超声图像进行三维重建可视化,以获得扫描部位的三维腰椎图像,从而为穿刺路径规划和穿刺辅助提供基础.方法 使用C语言编写机械臂主控程序,控制机械臂夹持超声探头对患者腰椎部位进行扫描成像.使用基于VTK的三维重建可视化程序,将采集到的二维超声图像进行三维重建与可视化.使用Enovo Medical Model腰椎模型进行水中腰椎模型重建实验,使用CIRS 034腰椎模体进行验证实验,并对实验结果进行对比分析.结果 使用该腰椎穿刺超声扫描系统采集到的腰椎模型二维超声图像轮廓清晰、解剖结构基本完整.三维重建结果表明,被扫描腰椎模型的棘突及其间隙明确可见且结构完好,说明系统运行正常,能够实现预期功能.通过对比屈膝侧卧位和俯卧位的重建结果,可证实被采集对象的体位对于腰椎超声图像重建结果有重要影响,应采取屈膝侧卧位体位进行腰椎穿刺后续研究.结论 提出一种机械臂辅助下的腰椎穿刺超声扫描系统,该系统能有效采集模型的清晰超声图像并实现三维重建可视化,可为穿刺路径规划、辅助穿刺等提供基础.

关键词：腰椎穿刺、机械臂、超声、VTK、三维重建

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资助基金：中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目2016-I2M-3-023;天津市自然科学基金16JCYBJC28900;国家自然科学基金81602800CAMS Innovation Fund for Medical Sciences2016-I2M-3-023;Natural Science Foundation of Tianjin16JCYBJC28900;National Natural Science Foundation of China81602800

在线出版日期：2019-03-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：522-526,555