【摘 要】
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肾癌和前列腺癌等泌尿系癌症已成为影响我国居民健康的一类重要疾病。机器人辅助穿刺手术作为一种微创治疗手段，在泌尿系癌症治疗中发挥着重要作用。机器人辅助穿刺手术中，使用斜尖柔性针可避开血管、神经等障碍物，同时解决针体和组织不确定变形问题，因此得到广泛关注。柔性针运动规划和精准操控是实现精准穿刺手术的关键，但因柔性针的非完整性约束和障碍物的存在，同时因基于超声导引的穿刺手术过程中患者呼吸等生理运动的影响
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肾癌和前列腺癌等泌尿系癌症已成为影响我国居民健康的一类重要疾病。机器人辅助穿刺手术作为一种微创治疗手段，在泌尿系癌症治疗中发挥着重要作用。机器人辅助穿刺手术中，使用斜尖柔性针可避开血管、神经等障碍物，同时解决针体和组织不确定变形问题，因此得到广泛关注。柔性针运动规划和精准操控是实现精准穿刺手术的关键，但因柔性针的非完整性约束和障碍物的存在，同时因基于超声导引的穿刺手术过程中患者呼吸等生理运动的影响，实现精准的柔性针运动规划和操控存在极大困难。研究柔性针运动规划和呼吸运动补偿方法，从术前和术中两个角度出发，为精准操控柔性针提供有效支撑技术，对实现柔性针准确穿刺具有重要价值。
基于快速搜索随机树(RRT)的算法是目前解决柔性针运动规划问题的主流算法之一，但其规划出的大量伪可行路径将严重影响这些算法的计算效率和稳定性。因此，我们结合可达性引导、贪婪启发式策略和中心角控制方法，开发了一种改进算法，以规避伪可行路径的出现。此外，我们还采用环境自适应采样策略来提高算法的计算效率和稳定性。仿真和实验表明，与现有RRT算法相比，我们提出的算法可实现更稳定和更快速的运动规划。
针对手术过程中患者的呼吸运动，我们设计了基于关键点、块匹配、点云配准和分组策略相结合的呼吸运动检测和补偿算法，通过对三维超声序列中不同帧的关键点集和对应点集的配准，实现呼吸运动检测，然后通过空间变换实现呼吸运动补偿。比格犬肾脏4D超声数据的测试表明：针对肾脏呼吸运动，我们提出的算法在补偿时间上实现单帧补偿时间不超过0.8秒，在补偿效果方面实现补偿误差不超过0.5毫米，上述结果验证了算法在呼吸运动补偿中的有效性。
基于上述算法，我们在3DSlicer平台上开发了柔性针运动规划和呼吸运动补偿模块。利用3DSlicer中对图像、模型、基准点、坐标系统变换的支持，开发了柔性针运动规划模块。同时，基于高维图像支持插件，完成呼吸运动补偿模块的开发。
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超声诊断仪是一种安全、高效且价格低廉的影像设备，广泛地应用于临床。如今，随着国产超声诊断仪品牌的推广，如迈瑞、开立等国产品牌的身影逐渐出现在各级医院中。这些国产品牌超声诊断仪的基础图像质量是否能满足各临床实践的需求，可以通过对国产超声诊断仪的基础B超声图像与进口设备图像的质量进行对比，发现其优势和不足。本研究旨在评估以迈瑞为主要代表的国产品牌B超的图像质量，包含研究国产B超图像的稳定性以及与进口品
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