首先,本文详细论述了国内外超声图像引导下的穿刺辅助机器人和医学三维图像重建的研究现状,结合研究的背景、意义和现状提出了本文的研究方案和目标。
搭建了基于UR机械臂的腰椎穿刺超声扫描系统,并对系统硬件和系统的工作流程进行了详细的介绍和论述;利用D-H分析方法对UR3机械臂建立了 D-H参数并进行了正、逆运动学的分析,分析了其运动时可能遇到的奇异位置点。
其次,基于机械臂的URSDK(.Net 4.0)开发包和TCP/IP网络协议开发了机械臂扫描控制软件,使机械臂能够在操作者与软件的交互控制下夹持超声扫描探头确定扫描的起止点并执行规划下的扫描以采集感兴趣部位的二维超声图像序列。针对二维超声图像序列的三维重建,详细论述了医学图像三维重建可视化的原理、步骤和方法,制定并论述了本文所采用的基于VTK的光线投影重建算法步骤,编写了用于三维重建的程序。
然后,按步骤执行控制软件系统采集水下腰椎模型和CIRS MODEL 034腰椎穿刺模型的二维超声图像序列并基于VTK程序进行三维重建,比较了线性插值算法和邻近插值算法、高斯平滑滤波和三维中值滤波以及无滤波算法时的重建结果,并对结果进行了分析讨论,实验结果证明系统能够正常稳定工作并采集不同模型的二维超声图像序列用于三维重建,同时也证明了三维重建方法的可行性和有效性。对本文研究中所存在的问题与不足进行了分析与讨论,并对后续研究方法的改进和系统新设备的引入进行了设计和展望。
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