王子灿,付 庄,卢晨卓,赵艳娜，谢荣理，张 俊，费 健

(1.上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240;2.上海市瑞金康复医院，上海 200023;3.上海交通大学医学院附属瑞金医院，上海 200025)

0 引言

甲状腺穿刺手术作为一种体表下手术，为了正确定位甲状腺结节的位置，医生在手术的同时需通过超声扫描仪获取手术位置的截面信息，从而了解体表下的组织情况[1]。这种通过提供额外的体内视觉信息的手术辅导技术称为手术视觉导航技术[2-4]。当前甲状腺手术的导航系统大多依赖于超声截面图像，但其空间姿态信息不明确的弱点导致医生通过超声截面视图获取结节相对手术穿刺针位置的难度增加，限制了系统的导航能力[5-6]。

通过甲状腺自动超声扫查机器人，可以获得带有准确空间和时间信息的超声扫描图像。将图像重建成为甲状腺三维模型，并和CT重建模型进行融合后，可组建甲状腺穿刺手术导航模型[7]。以此为基础，将传统的甲状腺超声截面导航穿刺机器人系统与三维导航模型融合，可以为医生提供穿刺时针尖相对于甲状腺结节和周边组织的位置和姿态，提升导航的直观程度。

1 自动超声扫查与图像分割

1.1 甲状腺自动超声扫查机器人

超声扫查机器人的扫查范围如图1所示。扫查机器人平台基于文献[8]的工作进行了修改，在增加超声穿刺探头的前提下，根据甲状腺附近颈部扫查部位的皮肤表面几何形状进行了运动轨迹重新规划，保证了甲状腺的所有区域均能被扫描探头扫查到。……