放射性粒子植入治疗具有创伤小,放射剂量定量、定向可控,对周围组织器官损伤小,术后并发症发生率低,具有更低的副作用风险等特点,已经成为临床肿瘤放疗的发展方向。目前临床上前列腺粒子植入治疗是医生通过手动粒子植入装置将放射性粒子植入到病灶区域,达到定点放疗的效果,但同时存在劳动强度高,粒子植入精度低,效率低等问题。采用粒子植入机器人辅助医生完成粒子植入手术可以有效的解决这些问题,但依然存在图像导航信息单一、不直观,人机交互过程不自然,操作复杂,这些问题制约了粒子植入机器人手术治疗效果,本文将研究前列腺粒子植入机器人人机交互控制,从而实现良好的人机交互操作下精准、高效地完成粒子植入手术。临床上粒子植入手术采用术中超声图像引导,超声图像具实时性,但是对软组织分辨率低,只有二维图像信息,因此对术前MRI序列图像进行三维重建,首先对MRI序列图像进行预处理,减少噪声对图像成像质量的影响,增强图像特征。分别采用阈值分割、区域生长以及边缘分割进行图像分割及实现,分割出前列腺及周围组织器官,根据图像分割结果进行面绘制得到重建的前列腺以及周围的组织器官三维可视化模型,为粒子植入规划和混合现实的实现提供基础。计算单个粒子I-125的放射剂量,根据前列腺病灶区域进行术前体积评估,来制定所需要的粒子数量和放置的位置,为前列腺三维适形粒子剂量规划,可以直观的显示放射性粒子I-125在患者前列腺中的空间位置。对目标靶点进行穿刺路径规划,减少粒子植入时间和降低机器人能耗,提出了一种基于动态规划的粒子植入规划算法,计算得到全源最优路径,减少了机器人运动路径,提高了粒子植入效率。针对手术过程中医生需要不断地在图像导航显示器与手术操作区域交替观察,将重建的前列腺及周围组织器官的虚拟三维模型叠加到真实的环境中,医生佩戴Holo Lens眼镜后,可以帮助医生在手术过程中更好的理解空间结构和位置信息。采用Unity和Visual Studio构建混合现实应用程序,然后部署到Holo Lens中。医生可以通过语音、手势、凝视等方式与虚拟的前列腺三维模型进行交互。设计了前列腺粒子植入机器人以及末端粒子植入装置,对粒子植入机器人进行了运动学建模,采用主动端操纵杆远程控制机器人的方式,研究了操纵杆与机器人的主从映射策略,计算机实时获取操纵杆的位置信息,然后计算机与机器人通过TCP/IP协议进行通信,将位置信息发送给机器人,同时机器人将状态信息发送给计算机,实现了实时交互控制粒子植入机器人。搭建了前列腺粒子植入机器人人机交互系统平台,通过操纵杆操作机器人,进行了一致性控制映射实验和控制延迟实验,实验结果得出延迟时间在可接受时间范围内,满足临床的需求。进行了前列腺粒子植入机器人可达工作空间实验,通过分析粒子植入手术需求的操作空间,实际结果得到机器人可操作空间满足手术要求。采用了基于动态规划的粒子植入算法进行粒子植入实验,验证了粒子植入规划的方法的有效性,根据实验结果计算了粒子植入误差,满足手术要求。