神經外科腦解剖圖譜的三維可視化應用.pdf

1、腦圖譜的三維可視化是腦外科手術導航系統(tǒng)中一項關鍵技術，在對病灶的定位和手術計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中，醫(yī)生只能通過閱讀紙質的解剖圖譜，憑借經驗來完成復雜的手術定位。這必然造成手術成功率低，時間長的問題。因此三維可視化腦圖譜的研究正受到各國解剖學家的重視。而目前對腦圖譜的研究要么是基于二維的，或者僅僅是顯示三維的，將二維和三維結合在一起研究的成果卻非常少。因此，研究并開發(fā)一個能同時結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)療領域教育教學的迫切要求。 基于以上研究的背景需求，本文分析并討論了神經外科腦解剖圖譜的三維可視化系統(tǒng)的設計過程。在研究中，采用目前比較流行的MVC 設計模式，并以Talairach 腦圖譜作為標準圖譜進行程序開發(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對標準圖譜進行預處理。然后利用非線性配準技術把插值后的圖譜與參考圖譜進行預配準，避免實時

3、配準過程中醫(yī)生對不同種類腦圖譜的重復操作，減輕醫(yī)生手術中的操作難度。最后利用基于快速行進法和三維形態(tài)學重建算法的多步復合算法分割出感興趣區(qū)域，并根據(jù)解剖學知識，對感興趣區(qū)域進行解剖學名稱的存儲和標識。由于本文所討論的系統(tǒng)主要用于臨床手術導航，因此系統(tǒng)的精確性和效率是至關重要的。本研究中，32 位病人的腦圖譜數(shù)據(jù)被選為對系統(tǒng)進行臨床上的測試。 經實驗結果表明，系統(tǒng)完全符合臨床的需求，特別是感興趣區(qū)域的標識，其速度小于0.003s，

4、肉眼幾乎感覺不到。本文的主要貢獻之處如下： 1. 創(chuàng)建了新的圖譜，其中包括二維和三維兩個方面。在現(xiàn)有的三維可視化腦圖譜系統(tǒng)中，能夠同時對二維和三維進行顯示，然后進行操作的系統(tǒng)非常少。本文所設計的系統(tǒng)能夠分別從軸狀面、矢狀面和冠狀面對感興趣的解剖器官進行標識、縮放、旋轉等。而且根據(jù)需要，還可以顯示解剖器官的三維結構。 2. 研究了腦圖譜二維標簽的制作和顯示/隱藏技術。經過測試，對感興趣區(qū)域的標識速度小于0.003s。