鼻内镜手术作为彻底治疗鼻腔内病变的有效方法,经过五十多年发展已逐渐成熟,且手术模式方法已经固定。鼻内镜手术的传统方法是主刀医师一手持镜,另一只手持手术器械进行手术操作,这种方法使得医师不能进行复杂的双手手术操作,手术质量得不到保证。此外,鼻腔由于其内部结构复杂,以及与颅底等关键解剖生理部位相邻,使得手术风险极高。因此,研究者针对该手术提出使用机器人辅助进行手术操作,通过机器人持内窥镜进行运动为医生提供手术视野,从而克服以上缺点,提高手术操作。本文针对鼻内镜手术操作中存在的问题,提出将光学定位系统和医学图像处理技术加入到机器人控制系统中,提高机器人的运行精度,保证手术的安全性。目前市场上的外科手术机器人产品没有针对鼻腔手术进行特定功能针对性开发,鼻腔狭小的操作空间对机器人结构和控制方法提出了较高要求,使得外科手术机器人无法适用于鼻腔手术。科研单位中研究产品重点集中在固定把持鼻内镜方面,对导航和自动跟随功能并不关注。本文针对此进行了导航和自动跟随方面的技术研究,首先讨论了将机器人工作空间坐标系、光学系统空间坐标系和三维图像空间系统坐标系进行映射配准,采用空间变换一致性方法和结合ICP配准算法保证了映射配准精度,使该三者在空间中保持一致性,方便接下来的基于图像对机器人所持鼻内镜进行跟踪和导航控制。使用Qt软件开发平台结合ITK和VTK等图像处理开源库,对扫描患者头颅部位得到的CT图像进行处理,得到鼻腔部位的软组织以及骨组织信息,将医生在实际手术中无法观察到的部位在可视化界面呈现出来,方便进行更加精准的治疗。针对鼻腔手术特点,利用图像分割出的鼻腔内部组织表面位置信息,通过在上位机软件端指定目标位置,应用基于A星轨迹搜索算法和机器人位姿限制条件,从机器人初始位置对路径进行搜索,直到到达终点所选定的目标位置路径。机器人根据路径控制到达目标区域,途中不断调整位姿使所持鼻内镜不损伤患者组织,使患者处于安全状态。本文提出的方法经实验验证,结果完全符合要求。机器人辅助鼻内镜手术走向临床还有很多困难需要克服,后续的研究需要往人机协作方式智能化方向发展。