| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-8页 |
| 第一章 绪论 | 第12-22页 |
| 1.1 课题背景及研究意义 | 第12-14页 |
| 1.2 虚拟手术仿真培训简介 | 第14-15页 |
| 1.3 手术导航系统简介 | 第15-16页 |
| 1.4 关键技术概述 | 第16-20页 |
| 1.4.1 碰撞检测技术 | 第16-18页 |
| 1.4.2 空间定位跟踪技术 | 第18-19页 |
| 1.4.3 空间配准技术 | 第19-20页 |
| 1.5 本文的章节安排 | 第20-22页 |
| 第二章 颅颌面虚拟手术仿真培训系统关键技术研究 | 第22-31页 |
| 2.1 VR-CMFS 中碰撞检测问题的研究 | 第22-29页 |
| 2.1.1 颅颌面模型 AABB 包围盒的构建 | 第24-26页 |
| 2.1.2 颅颌面模型 AABB 包围树的更新 | 第26-27页 |
| 2.1.3 虚拟手术器械多点检测模型的建立 | 第27-29页 |
| 2.2 VR-CMFS 中触觉反馈力的计算 | 第29-30页 |
| 2.3 本章小结 | 第30-31页 |
| 第三章 颅颌面虚拟手术仿真培训系统的开发和应用评估 | 第31-44页 |
| 3.1 VR-CMFS 的硬件配置 | 第32-34页 |
| 3.1.1 高性能图形工作站（HP Z400 Workstation） | 第32页 |
| 3.1.2 高精度力反馈仪器（Omega.6） | 第32页 |
| 3.1.3 三维沉浸式视觉平台（Display 300） | 第32-34页 |
| 3.2 VR-CMFS 软件系统的开发 | 第34-36页 |
| 3.3 典型颅颌面手术操作的仿真与应用评估 | 第36-43页 |
| 3.3.1 骨组织切割和钻孔的实验与仿真 | 第36-42页 |
| 3.3.2 仿真效果的考核与评估 | 第42-43页 |
| 3.4 本章小结 | 第43-44页 |
| 第四章 颅颌面外科手术导航系统关键技术研究 | 第44-70页 |
| 4.1 导航系统与规划系统数据接口的设计 | 第45-51页 |
| 4.1.1 基于 XML 文件的规划信息 | 第46-48页 |
| 4.1.2 基于 STL 文件的三维模型 | 第48-51页 |
| 4.2 多平面重建和切截面生成算法的研究 | 第51-55页 |
| 4.2.1 多平面重建算法 | 第51-54页 |
| 4.2.2 切截面生成算法 | 第54-55页 |
| 4.3 手术器械标定方法的研究 | 第55-61页 |
| 4.3.1 手术器械尖端偏移量的标定 | 第56-58页 |
| 4.3.2 手术器械坐标系方向的标定 | 第58-61页 |
| 4.4 空间配准方法的研究 | 第61-67页 |
| 4.4.1 点配准外置标记的设计 | 第61-63页 |
| 4.4.2 基于四元数方法的点配准 | 第63-66页 |
| 4.4.3 基于 ICP 算法的面配准 | 第66-67页 |
| 4.5 实时跟踪导航算法的研究 | 第67-69页 |
| 4.6 本章小结 | 第69-70页 |
| 第五章 颅颌面外科手术导航系统的开发 | 第70-77页 |
| 5.1 CMFSNS 的硬件配置 | 第70-73页 |
| 5.1.1 导航工作站（联想扬天 s773） | 第70-71页 |
| 5.1.2 光学定位跟踪仪（NDI Polaris Vicra） | 第71-72页 |
| 5.1.3 手术导航工具器械 | 第72页 |
| 5.1.4 点配准定位标记 | 第72-73页 |
| 5.2 CMFSNS 软件系统的开发 | 第73-76页 |
| 5.2.1 DICOM 图像解析模块 | 第73-74页 |
| 5.2.2 导航与规划数据接口模块 | 第74页 |
| 5.2.3 规划结果分析模块 | 第74-75页 |
| 5.2.4 与 Polaris Vicra 通讯模块 | 第75页 |
| 5.2.5 手术器械标定模块 | 第75页 |
| 5.2.6 空间配准模块 | 第75-76页 |
| 5.2.7 实时导航跟踪模块 | 第76页 |
| 5.3 本章小结 | 第76-77页 |
| 第六章 颅颌面外科手术导航系统精度验证 | 第77-86页 |
| 6.1 颅颌面导航系统精度检验装置的设计 | 第77-80页 |
| 6.1.1 尼龙颅颌面模型 | 第78-79页 |
| 6.1.2 有机玻璃基座 | 第79页 |
| 6.1.3 金属底座 | 第79-80页 |
| 6.2 颅颌面导航系统精度验证实验 | 第80-85页 |
| 6.2.1 精度验证实验的流程设计 | 第80-83页 |
| 6.2.2 精度验证实验的方案设计 | 第83-84页 |
| 6.2.3 精度验证实验的结果分析 | 第84-85页 |
| 6.3 本章小结 | 第85-86页 |
| 第七章 全文总结与未来展望 | 第86-90页 |
| 7.1 全文总结 | 第86-87页 |
| 7.1.1 虚拟手术仿真培训方面的主要工作 | 第86-87页 |
| 7.1.2 手术导航方面的主要工作 | 第87页 |
| 7.2 本文创新点 | 第87-88页 |
| 7.3 未来展望 | 第88-90页 |
| 参考文献 | 第90-94页 |
| 附录 导航系统精度验证实验数据 | 第94-98页 |
| 致谢 | 第98-99页 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 | 第99-100页 |
| 附件 | 第100页 |
