腦神經外科手術訓練系統軟件設計與開發(fā).pdf

1、腦神經外科手術是治療腦神經外科疾病最有效的手段，手術的成功主要依靠醫(yī)生長年累月的經驗和技術，而虛擬手術訓練系統可以有效的縮短手術培訓周期。目前國內外對于虛擬手術的研究均偏重于如腹腔、膝蓋等有空腔的器官，較少涉及到腦部的虛擬手術，現有手術訓練系統也存在建模不全、交互性不強、跟真實手術環(huán)境差距較大等缺點。
　　針對以上問題，本論文基于課題組和衛(wèi)生部神經內鏡與微創(chuàng)醫(yī)學培訓基地聯合開發(fā)的手術訓練平臺，設計了腦神經外科手術訓練系統，本文的主

2、要工作如下：
　　1．設計了基于FPGA的數據通訊系統，用于收集手術訓練平臺的姿態(tài)信息并實時地顯示在腦神經外科手術軟件中。通過數據通訊系統并行地記錄各傳感器上的數據，轉換成串口信號并上傳手術訓練平臺的6個自由度信息，用于軟件中虛擬手術刀模型實時跟蹤、模擬實際手術刀的位置和姿態(tài)，達到手術訓練平臺與虛擬手術刀實時聯動的效果。
　　2．為提供高度逼真的手術訓練環(huán)境，本論文對腦模型進行了可視化重構，包括腦白質、全腦血管。為了進一步提

3、高腫瘤切割手術環(huán)境的逼真感，本論文對腫瘤進行了紋理可視化，并重建了腫瘤表面的毛細血管。
　　3．本論文設計了腦神經外科手術訓練軟件，實現了腦模型可視化，為腦神經外科手術訓練提供素材。軟件可對患者腦白質、全腦血管、腫瘤及腫瘤紋理、毛細血管進行重建；同時，軟件可以實時接收手術訓練平臺返回的手術操作信息，用于模擬手術訓練。
　　本系統得到了衛(wèi)生部神經內鏡與微創(chuàng)醫(yī)學培訓基地的認可與支持，該系統也在浙江省第一醫(yī)院得到了試用。通過試用表