神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航中的點(diǎn)云計(jì)算與DTI處理研究.pdf

1、神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)是圖像處理技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)和空間定位技術(shù)的產(chǎn)物。近十年來，手術(shù)導(dǎo)航在臨床手術(shù)等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，在提高手術(shù)可靠性，減少手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等方面發(fā)揮了重要作用，取得了巨大的進(jìn)步。隨著手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)在臨床手術(shù)中的廣泛應(yīng)用，在導(dǎo)航精度以及能否提供更豐富的手術(shù)信息等方面，對(duì)導(dǎo)航產(chǎn)品提出了更高要求，迫切需要更先進(jìn)的導(dǎo)航產(chǎn)品來進(jìn)行手術(shù)過程的指導(dǎo)，因此開發(fā)新一代手術(shù)導(dǎo)航產(chǎn)品迫在眉睫。 對(duì)于手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，采用手術(shù)前的影像資料

2、作為整個(gè)手術(shù)過程的指導(dǎo)，但在手術(shù)過程之中，由于腦組織變形所引起的導(dǎo)航誤差不可避免。根據(jù)腦組織變形的特點(diǎn)，有限元方法受到越來越多的關(guān)注。假設(shè)條件決定了建立有限元模型的難易程度，從而影響有限元方程的求解。有限元模型通過定義點(diǎn)集上的網(wǎng)格來描述對(duì)象的集合特性，并且通過單元插值函數(shù)來逼近真實(shí)的變形狀態(tài)。我們采用線彈性模型來進(jìn)行腦組織變形的糾正，通過獲得的腦皮層信息給定了初始值和邊界條件后，根據(jù)構(gòu)建的平衡方程，通過有限元分析方法可以得到全部節(jié)點(diǎn)位移

3、情況。為此，通過非結(jié)構(gòu)點(diǎn)云進(jìn)行了腦皮層信息的表示，并通過對(duì)其進(jìn)行處理來獲取有限元方法的邊界條件。點(diǎn)云處理包括紋理映射、分割、簡化和去噪。在點(diǎn)云的簡化和去噪過程之中，采用了基于表面特性的 k 領(lǐng)域方法，并進(jìn)行了改進(jìn)，使簡化后的點(diǎn)云更能真實(shí)地表現(xiàn)腦皮層信息，減小了失真，同時(shí)使該方法增加了噪聲類的識(shí)別功能，增強(qiáng)了魯棒性。 隨著磁共振成像技術(shù)日趨成熟，磁共振功能成像得到了巨大發(fā)展。由于磁共振功能成像能夠提供更多的組織功能信息，故在臨床診

4、斷和治療中能夠提供有價(jià)值的I臨床信息，同樣在手術(shù)導(dǎo)航中所起的作用也越來越大，同時(shí)也是手術(shù)導(dǎo)航中研究的一個(gè)熱點(diǎn)。由于磁共振彌散張量成像可以分辨腦灰質(zhì)和白質(zhì)，能夠豐富導(dǎo)航設(shè)備在臨床手術(shù)中的信息，所以進(jìn)行了磁共振彌散張量成像的處理。后處理包括畸變糾正和張量場的形成以及灰度索引圖的生成。磁共振彌散張量成像由于渦流以及磁敏感性的影響，圖像容易發(fā)生畸變。為此，在分割的基礎(chǔ)上，采用3D配準(zhǔn)的方法對(duì)磁共振彌散張量成像進(jìn)行了畸變糾正。張量場的形成和灰度索