耳科手术导航报警系统的设计和研发

【摘要】背景：手术导航系统在现代外科手术学中扮演着越来越重要的角色。导航系统的应用提高了手术的安全性,有助于减小不必要的损伤。但手术导航系统在我国的发展尚处于起步阶段,主要原因是其昂贵的价格国内大多数医院无法承受。另外,目前主流导航产品主要提供实时位置信息,针对专科医生需求的定制功能仍很不完善。目的：设计和研制一款拥有自主知识产权的光学手术导航系统,并加入专为耳科手术设计的报警功能模块。方法：我们与北京航空航天大学机械工程及自动化学院合作研发了一套3D手术导航软件系统,并在其中加入了专为耳科手术设计的乙状窦、脑膜、外耳道、面神经、半规管等结构的三维建模和术中报警系统,可以在导航中实时计算钻头至面神经等结构的最近距离,并在小于设定的报警距离时开启声音和图像报警。导航图像统一采用了标准颞骨高分辨CT。为了尽可能减小配准误差,我们使用钛钉进行标记点配准,并在两个颅骨模型和一个尸头颞骨标本上测量了配准误差和追踪误差。为了验证系统的有效性,我们在一个真实颞骨标本上进行了乳突根治术,术中使用了导航系统的报警模块,实时计算钻头至外耳道后壁、面神经、脑膜和乙状窦的距离。术后我们在复查CT图像上进行了误差测量,并实际测量术后手术腔表面对应位置的骨壁厚度进行误差比对和精度分析。结果：导航系统的精度在标本手术中达到了亚毫米级。在颅骨模型试验中,采用四点、六点和八点配准的靶点配准误差分别为0.81±0.05mm.0.56±0.04mm和0.40±0.04mm,在尸头标本试验中的应用误差为0.43±r0.02mm,精度基本满足实际需求CT图像测量结果与实际测量的差值△Dimg=0.45±0.54mm.手术导航系统测量的最近距离与游标卡尺测量的实际骨壁厚度的差值△Dnav=0.47±0.89mm.我们顺利完成了CT图像的三维建模、距离测算和基本报警功能的开发,导航报警系统在手术中运行顺利,可行性得到了验证。结论：我们开发的手术导航系统能为耳科手术提供医生需要的定制导航功能,协助医生在手术中保护重要的组织结构,有助于提升手术安全性。
【作者】陈朗；
【导师】高志强；
【作者基本信息】北京协和医学院，临床医学，2014，博士
【关键词】手术导航；耳科手术；视觉报警系统；听觉报警系统；

【参考文献】
[1]霍晨晨.多本体环境下Web服务发现方法研究[D].杭州电子科技大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[2]冯慧玲.改革开放以来中国共产党生态文明建设思想的发展研究[D].安徽大学,马克思主义发展史,2014,硕士.
[3]周杨钰.留学生汉语顺承关联词的习得研究[D].上海交通大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[4]夏丹华.高速铣刀物理场分析与安全裕度控制方法[D].哈尔滨理工大学,机械制造及其自动化,2012,硕士.
[5]陈鑫.临汾市尧都区初级中学田径教学现状分析与发展对策研究[D].山西师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[6]杨强.列车制动盘温度场和应力场仿真与分析[D].北京交通大学,2009.
[7]王慧.壳聚糖基水凝胶的抗肿瘤活性研究[D].中国海洋大学,海洋生物学,2014,硕士.
[8]杨晓.自体脂肪源性干细胞对由放射诱导的猪的慢性创面的效果以及电离辐射对活体内脂肪源性干细胞的影响[D].南方医科大学,整形外科学,2014,博士.
[9]曹建国.球状Co_3O_(4-)低维碳复合材料的制备及其锂离子电池负极性能研究[D].湖南大学,2013.
[10]王长林.计量光栅在光学仪器上的应用[J].仪表技术与传感器.1991(04)
[11]叶凌箭,王朗,马修水,宋执环.基于主元分析的最优状态检测技术[J].计算机与应用化学,2014,01:15-18.
[12]李文联.钙离子对新生大鼠脑缺氧缺血后CREB磷酸化及神经元凋亡的影响[D].第四军医大学,儿科学,2004,硕士.
[13]王浦.华南地区艰难梭菌流行病学研究与新型分子生物学检测技术评估[D].南方医科大学,内科学,2014,博士.
[14]谢天舒.铌对耐候钢连续冷却转变组织、析出规律的影响[D].内蒙古科技大学,材料加工工程,2013,硕士.
[15]毕红毅.欧盟FDI对中国贸易结构的影响研究[D].山东大学,国际贸易学,2014,博士.
[16]荆佩.战略成本管理的绩效评价研究[D].贵州财经大学,会计学,2013,硕士.
[17]余欣.高中初任教师文化适应研究[D].山西师范大学,教育学原理,2014,硕士.
[18]吴凯勋.燕山石化锅炉烟尘粒径分布特征[D].中国地质大学（北京）,环境工程,2012,硕士.
[19]霍新霞.小富勒烯分子的电子结构与传输特性研究[D].江南大学,2011.
[20]杨洪泉,李孝明,李成名.1∶25万地形图数据挖掘初探[J].测绘通报,2002,09:44-47.
[21]郭思维.虫草多糖脱色脱蛋白工艺研究及抗NCI-H446肿瘤细胞活性检测[D].湖南师范大学,药物分析,2014,硕士.
[22]关祎晨.公司董事注意义务研究[D].沈阳师范大学,民商法学,2014,硕士.
[23]周丹.危机传播过程中政府信息管理[D].西南交通大学,公共管理,2013,硕士.
[24]张驰.高机能性水处理的研究[D].湖北大学,材料加工工程,2012,硕士.
[25]黄振.基于DNS缓存的域名访问量估测[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[26]李兴华.纳米磁粉/石墨烯异质结构材料的制备及其应用研究[D].兰州大学,2013.
[27]陈善搏.基于SMP变刚度管的变形蒙皮结构的性能分析[D].哈尔滨工业大学,工程力学,2014,硕士.
[28]张月.改革开放后的女性民乐演奏家研究[D].中国艺术研究院,音乐学,2013,硕士.
[29]娄洁.建国以来，中国战争电影中的外国人形象研究[D].西南大学,电影学,2013,硕士.
[30]毛倩茹.银行信贷、供给约束与房价之间的关系研究[D].河北经贸大学,金融学,2014,硕士.
[31]潘敬东,谢开,华科.计及用户响应的实时电价模型及其内点法实现[J].电力系统自动化,2005,23:8-14.
[32]吴锐.基于IRT理论传统纸笔测验与计算机自适应测验结果对比分析[D].贵州师范大学,应用心理学,2014,硕士.
[33]虞金金.滨海新区中心商务区跨海河交通分析[D].天津大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[34]万鹏.国际气候谈判中基础四国的立场分析[D].外交学院,国际关系,2014,硕士.
[35]乔苹.我国城市公共危机治理中的公民参与机制研究[D].首都经济贸易大学,行政管理,2013,硕士.
[36]荣益麟.面向SSD的重复数据删除机制设计与实现[D].华中科技大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[37]马红祥.甘肃省经济增长与就业关系实证研究[D].甘肃农业大学,区域经济学,2013,硕士.
[38]黄湛.高精度图像尺寸检测镜头畸变校正方法与实现[D].广东工业大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[39]董炜,陈卫征,徐晓滨,吉吟东.基于可分性测度的模糊隶属函数确定方法[J].控制与决策,2014,11:2089-2093.
[40]杨椀清.中国博彩型股票对基金业绩的影响[D].华中科技大学,金融,2013,硕士.
[41]邓标.IL-2和IL-15对肝细胞癌微环境的影响及相关调节机制研究[D].复旦大学,外科学,2011,博士.
[42]李强.基于网络安全的决策支持系统的研究与开发[D].西安电子科技大学,2005.
[43]徐伟静.劳务派遣法律规制研究[D].沈阳师范大学,法律,2014,硕士.
[44]唐久红.迁移学习在垂直电商推荐系统上的应用[D].南京大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[45]夏常亮,张红军,郝建波,庄林.K区块宽方位角地震资料处理[J].石油地球物理勘探,2010,S1:74-79+239+249.
[46]翁陈琛.安徽省芜湖市沈巷中心幼儿园形象识别系统的重构[D].西南大学,社会学,2014,硕士.
[47]徐明生.当代新疆油画创作中地域文化的重构与再现[D].新疆师范大学,美术学,2014,硕士.
[48]左乾坤.达陕高速公路隧道涌突水机制及防治措施研究[D].成都理工大学,岩土工程,2011,硕士.
[49]林凡敬.变形链球菌耐氟菌株中耐酸相关基因ccpA突变的检测[D].吉林大学,口腔临床医学,2013,硕士.
[50]李晓辉.明代督抚制度研究[D].中国政法大学,中外政治制度,2013,硕士.