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精度提升和路径规划这两块进行了研究。首先,基于肺穿刺手术导航的精度提升可以分为四个方面的工作：1)根据现阶段肺穿刺手术导航系统的工作原理,本文首次对其应用过程中的各种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,为相关科研人员进一步提升导航系统的精度提供了指导和理论依据。21提出了一种基于面片投影校正的标记物中心底部表面点集分割方法,本文首次将标记物分割的结果从单个点扩展到了底部表面点集,提升标记物分割和定位的准确性和全面性,此种方法可广泛应用于神经、骨骼、脊柱等手术导航系统的标记物分割中31在标记物分割的基础上,定位标记物空间坐标系下的点集,本文首次使用基于ICP迭代配准算法,将标记物的配准从基于点对点的配准提升到了点集对点集的配准,极大的提升了空间配准的精度,同样这种方法可广泛应用于其他手术导航系统中。4)利用自制的模拟人体胸部的体模,对肺穿刺手术导航系统中的标记物在人体表面上的配置对配准精度的影响做了相关的实验研究,同时还测试了Fitzpatrick的TRE计算方法与真实TRE之间的差距,得出了一系列的结论。然后,基于肺穿刺手术导航的路径规划模型又可以分为两个方面的工作：1)对人体胸部的重要器官(皮肤、骨骼、肺实质、气管、血管)进行了快速准确的分割和提取,并提取出了气管和血管的表面和骨架,计算出了相应的半径。2)利用分割计算的结果,根据现有的医学知识和实际的穿刺情况,首次建立了一套用于量化和评价肺穿刺手术路径风险程度的模型,并基于模型提出了按照三种不同的情况规划出最佳穿刺路径的方法。通过影像数据的模拟测试,达到了非常准确的效果。最后,基于这两大方面具有原创性的研究,极大的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。