宫颈癌一直危害着女性的身体健康,也是现代医学治疗领域中的一大难题。目前主流的治疗方式是采用化疗和放疗相结合,放疗一般又分为外照射和内照射。宫颈癌位于子宫颈部,如果采用外照射的放射方式,由于外照射放射剂量大而且范围广,从外向内进行照射,就会对其他正常的组织细胞产生伤害。所以一般采用近距离放疗的方式,它剂量低,辐射范围只针对肿瘤区域,粒子从内向外辐射,即能起到杀死肿瘤的作用,还减小了正常细胞的伤害,在临床上应用广泛。在近距离放疗过程中,要想让放射粒子在肿瘤区域内进行辐射,首先要解决的问题就是粒子植入。目前采用医生手动穿刺后导管输入的方式,这种方式比较依赖于医生的临床经验,放射效果也直接取决于穿刺精度。采用机器人近距离治疗系统可以辅助医生提前规划好穿刺路径与粒子放射方案,机器人系统再根据规划好的方案进行穿刺、放射。该过程有效的提高了穿刺精度,降低了手术流程的复杂度,在增强放射治疗效果的同时并且保证了手术安全。本文主要对于机器人穿刺模块中的穿刺路径规划与空间配准展开研究。本课题组与医院展开合作,对宫颈癌近距离治疗手术流程进行分析,凭借医生在手术过程中的临床经验,梳理了穿刺手术过程中的关键点。结合手术机器人的特点,提出了应用于机器人的穿刺手术流程。针对机器人穿刺中的穿刺路径规划模块与空间配准模块,分别进行了功能需求分析,在系统中,构建了应用于机器人的穿刺手术流程。本文对于定位技术进行梳理,采用机器人标定的方式获取标记点在机器人坐标系下的位置信息,同时通过空间配准模块可获取该点位在系统中的坐标信息。对目前主流的空间配准算法展开研究,选择应用广泛的单位四元数配准算法,将此算法逻辑集成于软件系统。在空间配准模块下,已知标记点位在两个不同空间坐标系下的位置信息,经过配准算法计算后,建立彼此之间的空间转换关系。穿刺路径规划与空间配准都是课题中特定的功能需求,需要独立进行开发,在充分了解业务需求的前提下,提出了相应流程并设计了实施方案。基于开源框架3D Slicer搭建系统基础架构,在Windows平台下以扩展模块的形式开发系统功能需求。应用VTK生成穿刺路径模型,然后与Slicer中的Modules相集成,并对markups进行监控,实现穿刺路径可实时调整的功能。利用Qt实现界面设计与交互,通过与My SQL数据库建立连接,实现数据的存储与读取。应用python中的Numpy计算库,编写空间配准逻辑代码,建立软件系统与机器人系统之间的映射关系。