基于局域網(wǎng)格的腦圖譜非線性配準(zhǔn)的算法實(shí)現(xiàn).pdf

1、近10年來，以探索人腦奧秘、攻克疾病和開發(fā)人工智能技術(shù)等為目的的腦科學(xué)研究在世界各國(guó)得到了相當(dāng)?shù)闹匾?。人腦是人體中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的器官，腦內(nèi)各部分遍布的神經(jīng)纖維和核團(tuán)是協(xié)調(diào)和管理人體全身動(dòng)作和機(jī)能的高級(jí)指揮中心。腦的結(jié)構(gòu)，尤其是腦深部結(jié)構(gòu)則是立體定向解剖學(xué)和立體定向神經(jīng)外科等的基本依據(jù)。腦圖譜和病人信息的配準(zhǔn)結(jié)果，可以為神經(jīng)外科手術(shù)提供準(zhǔn)確可靠的參考信息，從而最大可能的避免手術(shù)中對(duì)腦組織的損傷，建立三維模擬模型來幫助選擇最合理的介入方法和手

2、術(shù)路徑；還可以引導(dǎo)圖像分割，運(yùn)用于基于知識(shí)的圖像分析和病理檢測(cè)等。 本論文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外已有的關(guān)于配準(zhǔn)研究工作的基礎(chǔ)上，針對(duì)腦圖譜圖像的信息特點(diǎn)展開討論，提出了一種多步配準(zhǔn)的方法，并在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上成功地將這一功能整合到神經(jīng)外科導(dǎo)航系統(tǒng)當(dāng)中。論文旨在解決腦圖譜配準(zhǔn)中的精度問題，針對(duì)醫(yī)生感興趣的部位，運(yùn)用非線性的方法實(shí)現(xiàn)配準(zhǔn)。 課題選用目前為神經(jīng)科學(xué)家所廣泛接受的Talairach－Tournoux圖譜作為標(biāo)準(zhǔn)化圖譜。借助基本

3、的解剖知識(shí)，我們將圖譜和圖像轉(zhuǎn)換到同一坐標(biāo)空間中，并根據(jù)Talairach坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)腦的空間劃分以及由MR圖像得到的空間信息，完成仿射變換。我們選取薄板樣條的方法（Thin-plate Splines ，TPS）來對(duì)圖像和圖譜進(jìn)行非線性配準(zhǔn)。結(jié)果分析表明該方法快速有效，并且具有一定的穩(wěn)健性。 具體而言，本論文的主要工作有如下幾方面： 1.由于醫(yī)生常常只關(guān)注感興趣部位，而全局的線性配準(zhǔn)又是十分費(fèi)時(shí)，不適合實(shí)時(shí)手術(shù)的需求，所

4、以我們提出了一種先對(duì)全局作線性配準(zhǔn)，再對(duì)局部感興趣部位運(yùn)用薄板樣條和局域網(wǎng)格做非線性配準(zhǔn)的方法。這種方法通過將腦圖譜和病人信息進(jìn)行非線性配準(zhǔn)幫助醫(yī)生得到病人腦部的局部細(xì)節(jié)信息。 2.神經(jīng)手術(shù)導(dǎo)航是近來神經(jīng)外科領(lǐng)域中出現(xiàn)的一門新技術(shù)，它把現(xiàn)代神經(jīng)影像診斷技術(shù)、立體定向外科和顯微外科通過高性能計(jì)算機(jī)結(jié)合起來，是微侵襲神經(jīng)外科的一個(gè)重要組成部分。我們把腦圖譜配準(zhǔn)這一部分功能集成到神經(jīng)外科導(dǎo)航系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)神經(jīng)外科導(dǎo)航手術(shù)輔助診斷有重要意