【摘 要】
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计算机辅助外科手术(CAS)是医学、生物力学、认知科学、计算机科学、机电工程等多学科交叉的一个新的研究领域,目的在于辅助医生进行手术计划和术中干预和指导.人工膝关节置
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计算机辅助外科手术(CAS)是医学、生物力学、认知科学、计算机科学、机电工程等多学科交叉的一个新的研究领域,目的在于辅助医生进行手术计划和术中干预和指导.人工膝关节置换将成为愈来愈普遍的临床手术,为了提高手术精度和手术质量,该文提出并设计和实现了一整套基于生物力学方法的光学定位手术导航方案.该文首先介绍了相关领域的研究现状,阐明了计算机辅助外科手术导航的研究意义,评述了典型的基于图像引导的计算机辅助外科手术的基本方法和主要内容,论述了常见类型的定位设备的应用原理和特点,介绍了医学图像的读取,三维重建、配准融合和术中导航等辅助手术的关键步骤和主要方法.论文详细给出了置换手术导航中光学定位系统设计和实现过程中的关键步骤和算法,包括红外光斑的聚类、光斑识别、光斑实时跟踪方法以及红外滤波片的选择.同时,详细阐述了与光学定位系统配合使用的示踪系统的设计、定位跟踪过程中的关键算法,包括指示器尖端空间坐标计算、示踪器校准方法、跟踪器计算原理,以及以蓝牙通信方式实现系统内的传感通信技术.对于术中的导航过程,论文内提出了基于生物力学方法获取下肢生理关键点的定位原理,包括股骨头中心和踝关节中心的测量定位,以及通过跟踪器、指示器的配合使用进行术中切骨导航步骤的具体方法.
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