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研究生: 胡培安
Hu, Pei-an
論文名稱: 中央靜脈導管放置術模擬器:影像方法
Central Venous Catheter Insertion Simulator : Video-Based Approach
指導教授: 陳琮琳
Chen, Chung-lin
張志涵
Chang, Chih-han
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 醫學工程研究所
Institute of Biomedical Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 98
中文關鍵詞: 中央靜脈導管放置術醫學模擬器影像處理相機校正
外文關鍵詞: Camera calibration, Central venous catheterization, Image processing, Medical simulator
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  • 中央靜脈導管放置術在醫師養成教育中是不可或缺的一環,目前醫院對於中央靜脈導管放置術的教學,大多採用模型教學,目前這種教學模式已經遇到瓶頸,學員無法從模型上得到足夠的學習經驗,因此教學過程缺乏效率。所以本研究將以內頸靜脈中央靜脈導管放置術為主,建立模擬器,改善目前的教學方式。
    本研究建立模擬器分為兩部分:視覺型模擬器和改良型模擬器。視覺型模擬器,在虛擬人上分別決定入針位置以及入針角度,透過結果了解這兩個關鍵步驟對於此處置的影響,並獲得施術經驗。改良型模擬器,運用目前訓練模型,結合光學動作捕捉系統,改進目前的訓練方式,提供完整的學習過程資訊,發生錯誤時,可以獲得足夠的學習經驗,增加學習效率。
    本研究發展的電腦輔助中央靜脈導管放置術模擬器,其硬體設備需求低並且具有機動性,因此將可提供一個適合大多數醫院中央靜脈導管放置術訓練模型的教育系統。

    Central venous catheterization (CVC) is an important technical during physicians’ education. Other than learning from books, using dummy model for practice is employed for the central venous catheter training in the hospital, This approach has its limitation for it provide insufficient information when errors were made during practice, i.e., no information on what are the causes of these error. The objective of this study is to provide a computer aided feedback simulator to improve the CVC dummy model training.
    There are two phases of this CVC medical simulator; the visual phase and the operation phase. In visual phase, simulator would display a virtual dummy model for student to practice by determine the injection location and orientation. In visual phase, simulator could provide sufficient information for training. In operation phase, simulator integrated optical motion capture system with NCKU CVC dummy training model. It enhanced current CVC training model with available technology to provide better training effects. It provided sufficient information for learning and complete information when error is made.
    This study developed a CVC computer aided training system. With low hardware requirement and mobility, it is possible to include in general practice for most hospitals with CVC training dummy.

    摘要 I Abstract II 誌謝 IV 目錄 V 表目錄 VIII 圖目錄 VIII 第1章 導論 1 1.1 前言 1 1.2 內頸靜脈中央靜脈導管放置術 3 1.3 手術模擬器 5 1.4 動作捕捉 9 1.4.1 電磁式動作捕捉系統 9 1.4.2 機械式動作捕捉系統 10 1.4.3 慣性動作捕捉系統 11 1.4.4 光學式動作捕捉系統 12 1.5 電腦視覺(Computer Vision) 13 1.6 相機校正(Camera Calibration) 15 1.7 虛擬實境(Virtual Reality) 21 1.8 研究目的 23 第2章 材料與方法 26 2.1 軟體互動介面模擬器 28 2.1.1 模型建立 28 2.1.2 虛擬實境編輯 30 2.1.3 程式介面設計 30 2.2 改良型手術模擬器 33 2.2.1 CVC 訓練模型 36 2.2.2 CCD Camera 37 2.2.3 相機校正 38 2.2.4 相機校正精確度驗證 51 2.2.5 座標轉換 53 2.2.6 虛擬實境顯示 54 2.2.7 系統整合 55 第3章 結果 57 3.1 軟體互動介面模擬器 57 3.2 改良型手術模擬器 66 3.2.1 相機校正精確度驗證 66 3.2.2 Camera Calibration子系統 69 3.2.3 World Coordinate Position子系統 72 3.2.4 系統整合與測試 75 第4章 討論 82 4.1 軟體互動介面模擬器 82 4.1.1 位置 82 4.1.2 角度 83 4.1.3 觀看結果 84 4.2 改良型手術模擬器 85 4.2.1 相機校正精確度驗證 85 4.2.2 Camera Calibration子系統 87 4.2.3 World Coordinate Position子系統 88 4.2.4 系統整合與測試 90 第5章 結論與未來展望 96 5.1 結論 96 5.2 未來展望 96 參考文獻 98

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    [7] http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_vision
    [8] http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_Reality
    [9] http://www.vision.caltech.edu/bouguetj/calib_doc/index.html#examples

    下載圖示 校內:2010-08-21公開
    校外:2010-08-21公開
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