精准术前规划技术可以在手术前进行对病人的情况做一个全面的了解,并在手术的操作前进行合理的规划。能够提高医生手术的精确性和高效性,并保障病人的安全性,此领域引起国内外学者和研究人员的重视。本文围绕基于增强现实的精准术前规划展开研究,通过医学图像与增强现实技术相结合,将人体扫描的二维DICOM图像经过处理后应用到增强现实环境下,然后进行相应的可视化虚拟操作与分析,设计与实现基于增强现实的精准术前规划研究。通过增强现实技术下的精准术前规划,可以减轻医生的工作量并且达到提高医生诊断的准确率。本文主要研究内容如下:1)在增强现实医疗技术中,针对虚拟人体模型与真实人体模型之间的配准过程中,由于二维标识物配准存在视角差,以及实时追踪效果较差这一问题,提出了一种基于增强现实在医学上自动精确配准与追踪的方法,采用相机摄影测量进行获得真实人体模型空间坐标值,并用vuforia关联真实模型与虚拟模型空间坐标系,通过空间映射变换进行真实模型与虚拟模型空间坐标系的转换,最终完成虚实模型之间的自动配准与追踪。该方法可以实现3D打印模型与虚拟人体器官的重合误差精度达到1.004mm,提高了配准精度,并且可以做到360度视角跟踪目标,达到实时追踪的效果,使增强现实术前规划的精准度得到初步保障。2)针对多肺结节摘除微创手术中,医生难以确立胸部最佳小切口这一问题,提出了一种基于虚拟人体的小切口自动术前规划的方法。该方法可以根据医生的手术操作习惯与病人手术体位生成圆锥体映射模型,结合肺结节操作点与小切口手术通道之间的血管、肋骨等信息,自动化的在虚拟人体胸腔规划出最佳的手术操作区域。使医生在操作过程中减小对病人不必要的伤害,提高手术的精准度,缩短手术时间,从而降低手术的风险。3)对于肺结节穿刺手术中,针对传统射频消融穿刺手术普遍采用盲穿法,消融次数不确定以及过于依赖医生个人经验等问题,搭建了一种基于unity3D的虚拟穿刺手术操作环境。通过计算病人位姿、肺结节体积与穿刺针效应区域大小等参数,术前预先确定穿刺针的操作方位与消融次数;另一方面,在穿刺的过程中实时显示穿刺针的角度以及穿刺针与周围器官的距离等信息,来尽量缩小碰撞检测区域以防止破坏到周围的组织器官。进而提高穿刺效率和穿刺的精度。