手术导航的关键技术

         除了成像设备、导航设备等基本“硬件”之外，还必须有以“软件”形式体现的关键技术，以确保系统精度或者增强术中显示功能。

         l.图像采集与处理单元涉及的关键技术

         (l)图像预处理。降噪和图像增强处理；图像非线性校正；图像拼接等。

         (2)三维重建。将断层图像重建成三维形态加以显示。

         (3)图像分割与模式识别。将人体组织由背景中分离出来，或者使不同组织相互分离；通过模式识别实现信息智能提取。

         (4)增强现实与虚拟现实。通过增强现实与虚拟现实技术将手术部位与手术器械 的位置信息显示于计算机屏幕上。

         2.光学定位技术

         实现计算机视觉，即用摄像机和计算机代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量等。

         3.配准关键技术

         配准主要包括两大方面的问题：定位系统与医学图像的配准、多模态医学图像之间的配准。

         4.人机工程学

         是运用生理学、心理学和医学等有关科学知识，研究组成人机系统的机器和人的 楣互关系，以提高整个系统工效的新兴边缘科学。临床应用中，人机交互过程中主要涉及手术规划与导航、病灶分割显示、手术模拟与培训等多种操作。

         5．机器人定位与操作技术

         (l)机器人构型。机器人构型综合的任务就是根据被操作物体所要求实现的运动 位置和姿态，确定组成机器人结构的关节类型、数目和相对布置情况。

         (2)机器人运动学与动力学。机器人运动学主要是研究机器人的操作坐标系和本 体坐标系的映射关系问题，这是解决机器人辅助定位问题（进行位置计算）的基础。 动力学则主要涉及受力状态下机器人运动稳定性问题。

         (3)智能控制。计算机控制系统主要用于传递各种传感器信号，并控制机器人系统按照预定路径进行运动。医用机器人要研究并提出合理可靠的控制策略。

         (4)安全策略。作为系统输出部件的主动或操作机器人，由于其占用手术空间， 在运动过程中可能伤及病人，或可能妨碍医生手术操作，这是在主动机器人能否在临 床中推广应用的关键问题。因此需采用多重安全措施，确保系统的安全性。