骨科手術用C-arm影像輔助規劃及導引系統

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Title:	骨科手術用C-arm影像輔助規劃及導引系統
Authors:	王舜民;Shan-Min Wang
Contributors:	機械工程研究所
Keywords:	電腦輔助手術;C-arm
Date:	2002-06-24
Issue Date:	2009-09-21 11:40:10 (UTC+8)
Publisher:	國立中央大學圖書館
Abstract:	由於X光造影設備C-arm的高機動性，且又能在手術中隨時更新影像，因此已被普遍使用於骨科。然而傳統骨科手術中，醫師憑藉本身臨床經驗規劃手術路徑以進行手術，為了要精準的定位，必須在手術時藉由C-arm來重複確認手術路徑，一次手術常需照射數十張的X光影像，造成醫護人員長期暴露在具有放射線的環境下，對健康影響甚鉅。基於傳統手術的缺點以及C-arm的高適用性，利用C-arm來達成電腦輔助骨科手術便成為一必然的趨勢。本研究發展一套以C-arm影像為主的電腦輔助骨科手術用規劃及導引系統，整合光學式立體定位裝置及自行設計之校正器，讓醫師能依據系統所提供的空間資訊進行手術器械路徑規劃，並在術中提供手術器械與目標處之間的方位關係，即時顯示於電腦螢幕上，以協助醫師能準確鑽孔或將骨釘置放於事前規劃之最佳方位。本研究可分為三部份：方位轉換校準、投影模式建構、影像變形校正。在方位轉換校準方面，利用正交向量對應法以及仿自然界生物演化的基因法則，求得各座標系之間的轉換關係。在投影模式建構方面，利用最小平方法求得X光有效發射源，以修正諸如重力等因素所引起的投影誤差。在影像變形校正方面，利用三次方程式校正C-arm影像全域性的針墊變形（Pincushion distortion）與S-shape扭曲變形。本研究所發展的系統已在臺大醫院進行數次豬骨頭模擬實驗，平均單點精度可達1.0 ± 0.3mm，深獲醫師肯定。
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