肺部肿瘤是目前世界范围内致死率最高的疾病之一,基于CT图像引导的肺活检手术是肺部肿瘤检测的最常规手段,但面临穿刺多、辐射大以及不良并发症等问题。基于手术导航系统的肺穿刺技术不但可以减少手术穿刺的次数、辐射以及创伤,而且可以提升手术的精确度和成功率。但导航的精度和穿刺的准确性,是这一切功能的基础。基于这两方面,在本项目前期已经开发了一款手术导航系统平台的基础上,本文主要对肺穿刺手术导航的标记物定位和呼吸运动中肿瘤的运动参数进行了研究,并验证该系统在动物实验中的精度,主要工作和研究成果包括:1)根据现阶段肺穿刺手术导航系统的工作原理,本文对可能出现的误差进行了分析和分类,并将所有的误差化分成了两个大类和六个子类,每一个子类又进行了详细的划分,并给出了可以避免和降低的误差以及无法克服的误差,指出本文所重点研究的人工标记物定位误差和呼吸运动误差。2)针对影响术前配准精度的因素,本文提出了一种基于序列特性与投影图像的标记物识别和定位方法,解决了标记物底部中心的定位问题,提升标记物分割和定位的准确性,且该方法可以推广至神经、骨骼、脊柱等手术导航系统的标记物分割中。3)针对呼吸运动对导航精度的影响,本文提出了基于CT图像与X-Ray图像2D-3D配准,估计肿瘤运动参数,为肺穿刺手术导航过程中的呼吸运动补偿打下基础。最后,该系统已经运用到动物实验中,通过术前与术后两套数据分析得到系统的导航误差约为9.0 mm,基本满足临床手术中大病灶的精度要求。综上,基于以上具有研究,提升了肺穿刺手术导航系统的精度和穿刺的准确度,推进了手术导航系统在肺穿刺中的应用,扩展了手术导航系统的应用范围,为下一步的临床测试打下坚实的基础。