NIRs技術(shù)與MRI相結(jié)合的立體定向手術(shù)導(dǎo)航Monte Carlo和Phantom研究.pdf

1、立體定向神經(jīng)外科手術(shù)的實施過程中，治療靶點的確定是手術(shù)成功與否的關(guān)鍵性因素。目前的立體定向神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)普遍存在的問題是：無法克服手術(shù)中腦脊液流失,腦腫脹等引起的腦組織移位；術(shù)中無法實時識別治療靶點。近紅外光譜（Near infrared spectroscopy，NIRs）技術(shù)做為一種輔助導(dǎo)航方法，為解決這一問題提供了一種新思路。本文首先通過蒙特卡羅（MonteCarlo）仿真，研究利用光學(xué)方法進行組織識別和定向?qū)Ш降目尚行裕蝗缓笠阅M

2、膠為研究對象，將近紅外光譜技術(shù)采集到的光學(xué)信號和高分辨率的磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技術(shù)采集到的灰度信息相結(jié)合，確定二者間的關(guān)聯(lián)性，為近紅外技術(shù)應(yīng)用于腦立體定向輔助導(dǎo)航提供依據(jù)。
　　 本文從以下三個方面開展了創(chuàng)新性研究：
　　 1. 蒙特卡羅（Monte Carlo）用于理論模擬研究。文中用雙層仿真模型模擬腦灰質(zhì)與腦白質(zhì)，研究光在腦組織中的傳播。仿真結(jié)果表明：光學(xué)參數(shù)優(yōu)化

3、散射系數(shù)（Reducing scatteringcoefficient，μ's）可以很好的區(qū)分不同組織，是進行組織識別的重要參數(shù); 定義了“前視距離（Look Ahead Distance,LAD）偽影”的概念，確定層間偽影是影響近紅外探針定位的重要因素,得出偽影大小與兩層組織間優(yōu)化散射系數(shù)的差值正相關(guān)的結(jié)論。
　　 2. 層間“偽影”消除法的提出。通過仿真實驗，確定前視距離偽影特點，提出LAD偽影的消除方法――層間“偽影”消除

4、法，用指數(shù)函數(shù)處理LAD偽影，達到消除偽影不良影響的目的，同時分析了三層模型中間層厚度對測量曲線的影響及“偽影”消除后的效果，在“層分辨率”概念的基礎(chǔ)上，提出了依靠“駐點”來判斷層分界點的方法，實現(xiàn)探頭的準確定位。
　　 3. NIRs與MRI相結(jié)合的Phantom研究。采用一套專門設(shè)計的由微創(chuàng)光纖探頭組成的光纖光譜儀生物組織光學(xué)參數(shù)測試系統(tǒng)，以模擬不同生物組織光學(xué)特性的雙層Pantom為實驗對象，利用100μm探頭獲取不同組織