外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)課件

第五章

外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)第五章

外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)15.1概述神經(jīng)系統(tǒng)疾病病灶位于腦內(nèi)深部、周圍重要解剖結(jié)構(gòu)、血管神經(jīng)包繞。手術(shù)需開(kāi)顱，使患者腦組織暴露出來(lái)。精確度高、難度大。病灶組織的位置和大小的判斷完全憑醫(yī)生對(duì)二維圖象的理解，醫(yī)生的主觀經(jīng)驗(yàn)起決定作用。無(wú)法處理大腦深部的病變。立體定向腦外科手術(shù)：在顱骨鉆一小孔，在定位系統(tǒng)引導(dǎo)下將探針引如腦內(nèi)，對(duì)病灶點(diǎn)進(jìn)行活檢、放療、切除等操作5.1概述神經(jīng)系統(tǒng)疾病病灶位于腦內(nèi)深部、周圍重要解剖結(jié)構(gòu)2背景：計(jì)算機(jī)圖象與圖形的迅速發(fā)展，為醫(yī)學(xué)圖象處理提供了強(qiáng)有力的工具探測(cè)技術(shù)的發(fā)展醫(yī)生可以獲得越來(lái)越多的患者的醫(yī)療數(shù)據(jù)，但僅基于CT或MRI圖象進(jìn)行病例分析、診斷和手術(shù)規(guī)劃，已經(jīng)很難精確完成許多諸如腦神經(jīng)外科等復(fù)雜的外科手術(shù)。一些精細(xì)手術(shù)難以用常規(guī)方法完成，利用機(jī)器人可以完成手術(shù)部位的精確定位，實(shí)現(xiàn)手術(shù)的最小損傷。背景：計(jì)算機(jī)圖象與圖形的迅速發(fā)展，為醫(yī)學(xué)圖象處理提供了強(qiáng)有力3起源與發(fā)展1906年，英國(guó)倫敦皇家醫(yī)院的DR.Clarke和Horsely利用腦三維定向儀成功地進(jìn)行了動(dòng)物腦定向技術(shù)。1986年Stanford醫(yī)學(xué)院的Dr.Roberts最早將立體導(dǎo)航系統(tǒng)用于臨床。1988年美國(guó)Kwoh用PUMA260機(jī)器人為52歲老人腦活檢。IBM東京研究所開(kāi)發(fā)CLIPSS系統(tǒng)。包括圖像分割、三維重構(gòu)、可視化、手術(shù)模擬及放療模擬和神經(jīng)外科手術(shù)規(guī)劃等功能。德國(guó)CAS系統(tǒng)為顱底外科手術(shù)制定規(guī)劃和術(shù)后治療提供幫助。起源與發(fā)展1906年，英國(guó)倫敦皇家醫(yī)院的DR.Clarke和45.2立體定向神經(jīng)外科手術(shù)傳統(tǒng)腦神經(jīng)外科手術(shù)需要打開(kāi)病人顱骨對(duì)位于大腦深部的病變無(wú)法處理病人康復(fù)時(shí)間長(zhǎng)被感染的機(jī)會(huì)增加立體定向腦神經(jīng)外科手術(shù)無(wú)需開(kāi)顱，只要在顱骨上鉆一個(gè)小孔定位系統(tǒng)引導(dǎo)下將外科器件引入腦內(nèi)進(jìn)行手術(shù)病人痛苦減少安全，康復(fù)時(shí)間短5.2立體定向神經(jīng)外科手術(shù)傳統(tǒng)腦神經(jīng)外科手術(shù)55.2立體定向神經(jīng)外科手術(shù)（續(xù)）定向手術(shù)成功的條件準(zhǔn)確識(shí)別組織和病灶確定正確的穿刺路徑和穿刺點(diǎn)在患者頭部精確定位傳統(tǒng)框架立體定向腦神經(jīng)外科手術(shù)在掃描圖像中規(guī)劃通過(guò)框架定位5.2立體定向神經(jīng)外科手術(shù)（續(xù)）定向手術(shù)成功的條件65.2計(jì)算機(jī)輔助立體定向手術(shù)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)的特色采用標(biāo)記點(diǎn)定位,拋棄了框架三維腦部模型顯示和手術(shù)規(guī)劃?rùn)C(jī)械臂導(dǎo)航和手術(shù)支持基于虛擬現(xiàn)實(shí)的手術(shù)培訓(xùn)和教學(xué)5.2計(jì)算機(jī)輔助立體定向手術(shù)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)的特色7計(jì)算機(jī)輔助立體定向手術(shù)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)集中了多種計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)。包含有二維醫(yī)學(xué)圖象處理、三維體模型和表面模型的重構(gòu)、顯示以及漫游等功能。在計(jì)算機(jī)中三維模型的引導(dǎo)下利用機(jī)械臂進(jìn)行手術(shù)路徑的導(dǎo)航和手術(shù)操作的支持。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，系統(tǒng)同時(shí)提供一個(gè)虛擬手術(shù)環(huán)境，對(duì)醫(yī)生起到培訓(xùn)和教學(xué)的作用。計(jì)算機(jī)輔助立體定向手術(shù)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)8計(jì)算機(jī)輔助神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)輔助神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)是綜合了多種技術(shù)的多功能手術(shù)支持平臺(tái)，包括五大部分：掃描數(shù)據(jù)處理三維數(shù)據(jù)可視化手術(shù)規(guī)劃及導(dǎo)航手術(shù)支持虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)輔助神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)輔助神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)9計(jì)算機(jī)輔助神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)的組成可移動(dòng)的計(jì)算機(jī)圖形工作站。底座固定在手術(shù)室天花板上的智能機(jī)械臂，以及與之相連的手術(shù)顯微鏡、內(nèi)窺鏡。一套分別安裝在機(jī)械臂底座、手術(shù)頭架和顯微鏡上的紅外線信號(hào)發(fā)射與接收系統(tǒng)。 以上三部分用同軸電纜相連計(jì)算機(jī)輔助神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)的組成可移動(dòng)的計(jì)算機(jī)圖形工作站。10CT/MRI數(shù)據(jù)病灶輪廓構(gòu)勒腦部體模型和表面模型三維可視化顯示與交互操作手術(shù)規(guī)劃手術(shù)導(dǎo)航和支持培訓(xùn)和手術(shù)模擬病人機(jī)械臂計(jì)算機(jī)輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖CT/MRI數(shù)據(jù)病灶輪廓構(gòu)勒腦部體模型和表面模型三維可視化顯11腦部模型的重構(gòu)和可視化顯示采用手動(dòng)和半自動(dòng)輪廓勾勒方法得到病灶組織和重要組織輪廓由輪廓線重構(gòu)病灶和其他組織的表面模型使用體模型和面模型混合繪制腦部三維模型提供多角度,多深度和任意剖面的顯示腦部模型的重構(gòu)和可視化顯示采用手動(dòng)和半自動(dòng)輪廓勾勒方法得到病12圖例系統(tǒng)半自動(dòng)提取的顱骨輪廓(圖中紅線所示)實(shí)際手術(shù)中由醫(yī)生勾勒的病灶輪廓(圖中紅線所示)圖例系統(tǒng)半自動(dòng)提取的顱骨輪廓(圖中紅線所示)實(shí)際手術(shù)中由135.3術(shù)前規(guī)劃通過(guò)對(duì)模型的多角度觀察，醫(yī)生可以對(duì)患者腦部任意位置的狀況有一個(gè)清楚的了解。醫(yī)生可以通過(guò)系統(tǒng)提供的模型清楚的“觀察”病人的腦組織情況，在模型上進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃和驗(yàn)證，以確定手術(shù)的具體方案。根據(jù)各種參數(shù)調(diào)整手術(shù)規(guī)劃方案，使穿刺點(diǎn)盡量位于病灶的中心,使規(guī)劃中的穿刺路徑盡量避開(kāi)重要的組織和神經(jīng)，確?；颊叩陌踩褪中g(shù)的成功。5.3術(shù)前規(guī)劃通過(guò)對(duì)模型的多角度觀察，醫(yī)生可以對(duì)患者腦部任14術(shù)前規(guī)劃(圖中紫線為規(guī)劃的穿刺路徑),左上,左下,右上圖是模型三個(gè)剖面圖,右下為病灶組織的三維結(jié)構(gòu)(紅色)術(shù)前規(guī)劃(圖中紫線為規(guī)劃的穿刺路徑),左上,左下,右上圖15病人腦部病灶的三維表面模型(圖中黃線為規(guī)劃穿刺路徑)病人腦部病灶的三維表面模型(圖中黃線為規(guī)劃穿刺路徑)165.4基于標(biāo)記點(diǎn)的手術(shù)校準(zhǔn)完成模型到患者的頭部正確的映射，必須實(shí)現(xiàn)兩個(gè)條件:在患者的頭部建立一個(gè)參照坐標(biāo)系可以在這個(gè)坐標(biāo)系中精確的定位系統(tǒng)采用標(biāo)記點(diǎn)建立患者頭部的參照坐標(biāo)系克服了框架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)需要輔助的定位設(shè)備5.4基于標(biāo)記點(diǎn)的手術(shù)校準(zhǔn)完成模型到患者的頭部正確的映射，17系統(tǒng)模型與患者頭部的映射固定在患者頭部的標(biāo)記點(diǎn)(紅色箭頭所指)頭部的標(biāo)記點(diǎn)在CT圖像中的成像(紅色箭頭所指)

系統(tǒng)模型與患者頭部的映射固定在患者頭部的標(biāo)記點(diǎn)(紅色箭頭所指18系統(tǒng)模型與患者頭部的映射患者頭部的四個(gè)標(biāo)記點(diǎn)建立一個(gè)仿射坐標(biāo)系頭部空間的任意一點(diǎn)的位置M都可以一個(gè)仿射坐標(biāo)（x，y，z）唯一確定模型坐標(biāo)與患者頭部坐標(biāo)的映射可以用一個(gè)變換矩陣表示。系統(tǒng)模型與患者頭部的映射患者頭部的四個(gè)標(biāo)記點(diǎn)建立一個(gè)仿射坐標(biāo)19系統(tǒng)模型與患者頭部的映射模型中任意位置與患者頭部位置的映射矩陣及映射公式系統(tǒng)模型與患者頭部的映射模型中任意位置與患者頭部位置的映射矩20機(jī)械臂與患者頭部的校準(zhǔn)無(wú)動(dòng)力五自由度機(jī)械臂作為手術(shù)定位和導(dǎo)航工具機(jī)械臂任何動(dòng)作都是在其自己獨(dú)立的坐標(biāo)系中完成和計(jì)算的要精確定位，必須得到機(jī)械臂坐標(biāo)與患者頭部坐標(biāo)的映射關(guān)系機(jī)械臂與患者頭部的校準(zhǔn)無(wú)動(dòng)力五自由度機(jī)械臂作為手術(shù)定位和導(dǎo)航21無(wú)動(dòng)力無(wú)自由度機(jī)械臂無(wú)動(dòng)力無(wú)自由度機(jī)械臂22機(jī)械臂與患者頭部的校準(zhǔn)患者頭部固定后，醫(yī)生操縱機(jī)械臂依次接觸患者頭部的標(biāo)記點(diǎn)得到機(jī)械臂坐標(biāo)與患者頭部坐標(biāo)的映射矩陣機(jī)械臂與患者頭部的校準(zhǔn)患者頭部固定后，醫(yī)生操縱機(jī)械臂依次接觸235.5手術(shù)導(dǎo)航和手術(shù)支持模型中的手術(shù)規(guī)劃轉(zhuǎn)化為機(jī)械臂坐標(biāo)機(jī)械臂的任何運(yùn)動(dòng)映射到模型上，指導(dǎo)機(jī)械臂的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂到達(dá)預(yù)定位置，予以鎖定，通過(guò)安裝在機(jī)械臂上的手術(shù)器械進(jìn)行手術(shù)5.5手術(shù)導(dǎo)航和手術(shù)支持模型中的手術(shù)規(guī)劃轉(zhuǎn)化為機(jī)械臂坐標(biāo)24機(jī)械臂在模型中的映射(圖中黃線為機(jī)械臂前臂的中軸,紫線為規(guī)劃穿刺路徑)機(jī)械臂在模型中的映射(圖中黃線為機(jī)械臂前臂的中軸,紫線為規(guī)劃25利用機(jī)械臂上安裝的手術(shù)器械排出患者腦中的囊液利用機(jī)械臂上安裝的手術(shù)器械排出患者腦中的囊液26基于虛擬顯示的手術(shù)培訓(xùn)建立虛擬手術(shù)環(huán)境的必要性在立體定向手術(shù)中，醫(yī)生不能直接觀察到患者的腦部組織，因此醫(yī)生必須熟練掌握該系統(tǒng)建立虛擬手術(shù)環(huán)境的基本條件虛擬場(chǎng)景，虛擬患者立體顯示設(shè)備空間定位設(shè)備基于虛擬顯示的手術(shù)培訓(xùn)建立虛擬手術(shù)環(huán)境的必要性27虛擬手術(shù)虛擬病人利用網(wǎng)上共享的醫(yī)療資料和真實(shí)患者的掃描數(shù)據(jù)虛擬手術(shù)按照實(shí)際手術(shù)操作以機(jī)械臂作為空間定位設(shè)備可以在人腦內(nèi)部進(jìn)行漫游虛擬手術(shù)虛擬病人28虛擬手術(shù)場(chǎng)景虛擬手術(shù)試驗(yàn)虛擬手術(shù)場(chǎng)景虛擬手術(shù)試驗(yàn)29虛擬手術(shù)中的場(chǎng)景顯示虛擬病人腦組織剖面的放大顯示虛擬手術(shù)中的場(chǎng)景顯示虛擬病人腦組織剖面的放大顯示30試驗(yàn)與分析系統(tǒng)誤差小于3.0mm誤差產(chǎn)生的原因機(jī)械誤差掃描數(shù)據(jù)的誤差圖像處理的誤差使用該系統(tǒng)，已經(jīng)成功了進(jìn)行了100多例立體定向腦外科手術(shù)試驗(yàn)與分析系統(tǒng)誤差小于3.0mm31第五章

外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)第五章

外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)325.1概述神經(jīng)系統(tǒng)疾病病灶位于腦內(nèi)深部、周圍重要解剖結(jié)構(gòu)、血管神經(jīng)包繞。手術(shù)需開(kāi)顱，使患者腦組織暴露出來(lái)。精確度高、難度大。病灶組織的位置和大小的判斷完全憑醫(yī)生對(duì)二維圖象的理解，醫(yī)生的主觀經(jīng)驗(yàn)起決定作用。無(wú)法處理大腦深部的病變。立體定向腦外科手術(shù)：在顱骨鉆一小孔，在定位系統(tǒng)引導(dǎo)下將探針引如腦內(nèi)，對(duì)病灶點(diǎn)進(jìn)行活檢、放療、切除等操作5.1概述神經(jīng)系統(tǒng)疾病病灶位于腦內(nèi)深部、周圍重要解剖結(jié)構(gòu)33背景：計(jì)算機(jī)圖象與圖形的迅速發(fā)展，為醫(yī)學(xué)圖象處理提供了強(qiáng)有力的工具探測(cè)技術(shù)的發(fā)展醫(yī)生可以獲得越來(lái)越多的患者的醫(yī)療數(shù)據(jù)，但僅基于CT或MRI圖象進(jìn)行病例分析、診斷和手術(shù)規(guī)劃，已經(jīng)很難精確完成許多諸如腦神經(jīng)外科等復(fù)雜的外科手術(shù)。一些精細(xì)手術(shù)難以用常規(guī)方法完成，利用機(jī)器人可以完成手術(shù)部位的精確定位，實(shí)現(xiàn)手術(shù)的最小損傷。背景：計(jì)算機(jī)圖象與圖形的迅速發(fā)展，為醫(yī)學(xué)圖象處理提供了強(qiáng)有力34起源與發(fā)展1906年，英國(guó)倫敦皇家醫(yī)院的DR.Clarke和Horsely利用腦三維定向儀成功地進(jìn)行了動(dòng)物腦定向技術(shù)。1986年Stanford醫(yī)學(xué)院的Dr.Roberts最早將立體導(dǎo)航系統(tǒng)用于臨床。1988年美國(guó)Kwoh用PUMA260機(jī)器人為52歲老人腦活檢。IBM東京研究所開(kāi)發(fā)CLIPSS系統(tǒng)。包括圖像分割、三維重構(gòu)、可視化、手術(shù)模擬及放療模擬和神經(jīng)外科手術(shù)規(guī)劃等功能。德國(guó)CAS系統(tǒng)為顱底外科手術(shù)制定規(guī)劃和術(shù)后治療提供幫助。起源與發(fā)展1906年，英國(guó)倫敦皇家醫(yī)院的DR.Clarke和355.2立體定向神經(jīng)外科手術(shù)傳統(tǒng)腦神經(jīng)外科手術(shù)需要打開(kāi)病人顱骨對(duì)位于大腦深部的病變無(wú)法處理病人康復(fù)時(shí)間長(zhǎng)被感染的機(jī)會(huì)增加立體定向腦神經(jīng)外科手術(shù)無(wú)需開(kāi)顱，只要在顱骨上鉆一個(gè)小孔定位系統(tǒng)引導(dǎo)下將外科器件引入腦內(nèi)進(jìn)行手術(shù)病人痛苦減少安全，康復(fù)時(shí)間短5.2立體定向神經(jīng)外科手術(shù)傳統(tǒng)腦神經(jīng)外科手術(shù)365.2立體定向神經(jīng)外科手術(shù)（續(xù)）定向手術(shù)成功的條件準(zhǔn)確識(shí)別組織和病灶確定正確的穿刺路徑和穿刺點(diǎn)在患者頭部精確定位傳統(tǒng)框架立體定向腦神經(jīng)外科手術(shù)在掃描圖像中規(guī)劃通過(guò)框架定位5.2立體定向神經(jīng)外科手術(shù)（續(xù)）定向手術(shù)成功的條件375.2計(jì)算機(jī)輔助立體定向手術(shù)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)的特色采用標(biāo)記點(diǎn)定位,拋棄了框架三維腦部模型顯示和手術(shù)規(guī)劃?rùn)C(jī)械臂導(dǎo)航和手術(shù)支持基于虛擬現(xiàn)實(shí)的手術(shù)培訓(xùn)和教學(xué)5.2計(jì)算機(jī)輔助立體定向手術(shù)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)的特色38計(jì)算機(jī)輔助立體定向手術(shù)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)集中了多種計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)。包含有二維醫(yī)學(xué)圖象處理、三維體模型和表面模型的重構(gòu)、顯示以及漫游等功能。在計(jì)算機(jī)中三維模型的引導(dǎo)下利用機(jī)械臂進(jìn)行手術(shù)路徑的導(dǎo)航和手術(shù)操作的支持。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，系統(tǒng)同時(shí)提供一個(gè)虛擬手術(shù)環(huán)境，對(duì)醫(yī)生起到培訓(xùn)和教學(xué)的作用。計(jì)算機(jī)輔助立體定向手術(shù)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)39計(jì)算機(jī)輔助神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)輔助神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)是綜合了多種技術(shù)的多功能手術(shù)支持平臺(tái)，包括五大部分：掃描數(shù)據(jù)處理三維數(shù)據(jù)可視化手術(shù)規(guī)劃及導(dǎo)航手術(shù)支持虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)輔助神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)輔助神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)40計(jì)算機(jī)輔助神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)的組成可移動(dòng)的計(jì)算機(jī)圖形工作站。底座固定在手術(shù)室天花板上的智能機(jī)械臂，以及與之相連的手術(shù)顯微鏡、內(nèi)窺鏡。一套分別安裝在機(jī)械臂底座、手術(shù)頭架和顯微鏡上的紅外線信號(hào)發(fā)射與接收系統(tǒng)。 以上三部分用同軸電纜相連計(jì)算機(jī)輔助神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)的組成可移動(dòng)的計(jì)算機(jī)圖形工作站。41CT/MRI數(shù)據(jù)病灶輪廓構(gòu)勒腦部體模型和表面模型三維可視化顯示與交互操作手術(shù)規(guī)劃手術(shù)導(dǎo)航和支持培訓(xùn)和手術(shù)模擬病人機(jī)械臂計(jì)算機(jī)輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖CT/MRI數(shù)據(jù)病灶輪廓構(gòu)勒腦部體模型和表面模型三維可視化顯42腦部模型的重構(gòu)和可視化顯示采用手動(dòng)和半自動(dòng)輪廓勾勒方法得到病灶組織和重要組織輪廓由輪廓線重構(gòu)病灶和其他組織的表面模型使用體模型和面模型混合繪制腦部三維模型提供多角度,多深度和任意剖面的顯示腦部模型的重構(gòu)和可視化顯示采用手動(dòng)和半自動(dòng)輪廓勾勒方法得到病43圖例系統(tǒng)半自動(dòng)提取的顱骨輪廓(圖中紅線所示)實(shí)際手術(shù)中由醫(yī)生勾勒的病灶輪廓(圖中紅線所示)圖例系統(tǒng)半自動(dòng)提取的顱骨輪廓(圖中紅線所示)實(shí)際手術(shù)中由445.3術(shù)前規(guī)劃通過(guò)對(duì)模型的多角度觀察，醫(yī)生可以對(duì)患者腦部任意位置的狀況有一個(gè)清楚的了解。醫(yī)生可以通過(guò)系統(tǒng)提供的模型清楚的“觀察”病人的腦組織情況，在模型上進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃和驗(yàn)證，以確定手術(shù)的具體方案。根據(jù)各種參數(shù)調(diào)整手術(shù)規(guī)劃方案，使穿刺點(diǎn)盡量位于病灶的中心,使規(guī)劃中的穿刺路徑盡量避開(kāi)重要的組織和神經(jīng)，確保患者的安全和手術(shù)的成功。5.3術(shù)前規(guī)劃通過(guò)對(duì)模型的多角度觀察，醫(yī)生可以對(duì)患者腦部任45術(shù)前規(guī)劃(圖中紫線為規(guī)劃的穿刺路徑),左上,左下,右上圖是模型三個(gè)剖面圖,右下為病灶組織的三維結(jié)構(gòu)(紅色)術(shù)前規(guī)劃(圖中紫線為規(guī)劃的穿刺路徑),左上,左下,右上圖46病人腦部病灶的三維表面模型(圖中黃線為規(guī)劃穿刺路徑)病人腦部病灶的三維表面模型(圖中黃線為規(guī)劃穿刺路徑)475.4基于標(biāo)記點(diǎn)的手術(shù)校準(zhǔn)完成模型到患者的頭部正確的映射，必須實(shí)現(xiàn)兩個(gè)條件:在患者的頭部建立一個(gè)參照坐標(biāo)系可以在這個(gè)坐標(biāo)系中精確的定位系統(tǒng)采用標(biāo)記點(diǎn)建立患者頭部的參照坐標(biāo)系克服了框架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)需要輔助的定位設(shè)備5.4基于標(biāo)記點(diǎn)的手術(shù)校準(zhǔn)完成模型到患者的頭部正確的映射，48系統(tǒng)模型與患者頭部的映射固定在患者頭部的標(biāo)記點(diǎn)(紅色箭頭所指)頭部的標(biāo)記點(diǎn)在CT圖像中的成像(紅色箭頭所指)

系統(tǒng)模型與患者頭部的映射固定在患者頭部的標(biāo)記點(diǎn)(紅色箭頭所指49系統(tǒng)模型與患者頭部的映射患者頭部的四個(gè)標(biāo)記點(diǎn)建立一個(gè)仿射坐標(biāo)系頭部空間的任意一點(diǎn)的位置M都可以一個(gè)仿射坐標(biāo)（x，y，z）唯一確定模型坐標(biāo)與患者頭部坐標(biāo)的映射可以用一個(gè)變換矩陣表示。系統(tǒng)模型與患者頭部的映射患者頭部的四個(gè)標(biāo)記點(diǎn)建立一個(gè)仿射坐標(biāo)50系統(tǒng)模型與患者頭部的映射模型中任意位置與患者頭部位置的映射矩陣及映射公式系統(tǒng)模型與患者頭部的映射模型中任意位置與患者頭部位置的映射矩51機(jī)械臂與患者頭部的校準(zhǔn)無(wú)動(dòng)力五自由度機(jī)械臂作為手術(shù)定位和導(dǎo)航工具機(jī)械臂任何動(dòng)作都是在其自己獨(dú)立的坐標(biāo)系中完成和計(jì)算的要精確定位，必須得到機(jī)械臂坐標(biāo)與患者頭部坐標(biāo)的映射關(guān)系機(jī)械臂與患者頭部的校準(zhǔn)無(wú)動(dòng)力五自由度機(jī)械臂作為手術(shù)定位和導(dǎo)航52無(wú)動(dòng)力無(wú)自由度機(jī)械臂無(wú)動(dòng)力無(wú)自由度機(jī)械臂53機(jī)械臂與患者頭部的校準(zhǔn)患者頭部固定后，醫(yī)生操縱機(jī)械臂依次接觸患者頭部的標(biāo)記點(diǎn)得到機(jī)械