神經(jīng)外科腦解剖圖譜的三維可視化應(yīng)用.pdf

1、腦圖譜的三維可視化是腦外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在對(duì)病灶的定位和手術(shù)計(jì)劃上有著舉足輕重的作用。在傳統(tǒng)的立體定向腦外科手術(shù)中，醫(yī)生只能通過閱讀紙質(zhì)的解剖圖譜，憑借經(jīng)驗(yàn)來完成復(fù)雜的手術(shù)定位。這必然造成手術(shù)成功率低，時(shí)間長的問題。因此三維可視化腦圖譜的研究正受到各國解剖學(xué)家的重視。而目前對(duì)腦圖譜的研究要么是基于二維的，或者僅僅是顯示三維的，將二維和三維結(jié)合在一起研究的成果卻非常少。因此，研究并開發(fā)一個(gè)能同時(shí)結(jié)合二維圖譜和三維圖譜的多功能

2、三維可視化腦圖譜系統(tǒng)不僅是臨床科研的需要，更是醫(yī)療領(lǐng)域教育教學(xué)的迫切要求。 基于以上研究的背景需求，本文分析并討論了神經(jīng)外科腦解剖圖譜的三維可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。在研究中，采用目前比較流行的MVC 設(shè)計(jì)模式，并以Talairach 腦圖譜作為標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行程序開發(fā)。為了減少圖譜中由于圖片層間距太大而給系統(tǒng)帶來的不必要誤差，論文采用非線性差值技術(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行預(yù)處理。然后利用非線性配準(zhǔn)技術(shù)把插值后的圖譜與參考圖譜進(jìn)行預(yù)配準(zhǔn)，避免實(shí)時(shí)

3、配準(zhǔn)過程中醫(yī)生對(duì)不同種類腦圖譜的重復(fù)操作，減輕醫(yī)生手術(shù)中的操作難度。最后利用基于快速行進(jìn)法和三維形態(tài)學(xué)重建算法的多步復(fù)合算法分割出感興趣區(qū)域，并根據(jù)解剖學(xué)知識(shí)，對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行解剖學(xué)名稱的存儲(chǔ)和標(biāo)識(shí)。由于本文所討論的系統(tǒng)主要用于臨床手術(shù)導(dǎo)航，因此系統(tǒng)的精確性和效率是至關(guān)重要的。本研究中，32 位病人的腦圖譜數(shù)據(jù)被選為對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行臨床上的測試。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)完全符合臨床的需求，特別是感興趣區(qū)域的標(biāo)識(shí)，其速度小于0.003s，

4、肉眼幾乎感覺不到。本文的主要貢獻(xiàn)之處如下： 1. 創(chuàng)建了新的圖譜，其中包括二維和三維兩個(gè)方面。在現(xiàn)有的三維可視化腦圖譜系統(tǒng)中，能夠同時(shí)對(duì)二維和三維進(jìn)行顯示，然后進(jìn)行操作的系統(tǒng)非常少。本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠分別從軸狀面、矢狀面和冠狀面對(duì)感興趣的解剖器官進(jìn)行標(biāo)識(shí)、縮放、旋轉(zhuǎn)等。而且根據(jù)需要，還可以顯示解剖器官的三維結(jié)構(gòu)。 2. 研究了腦圖譜二維標(biāo)簽的制作和顯示/隱藏技術(shù)。經(jīng)過測試，對(duì)感興趣區(qū)域的標(biāo)識(shí)速度小于0.003s。