神經(jīng)外科手術導航中的點云計算與DTI處理研究.pdf

1、神經(jīng)外科手術導航系統(tǒng)是圖像處理技術、生物醫(yī)學工程技術和空間定位技術的產(chǎn)物。近十年來，手術導航在臨床手術等領域中的應用越來越廣泛，在提高手術可靠性，減少手術風險等方面發(fā)揮了重要作用，取得了巨大的進步。隨著手術導航系統(tǒng)在臨床手術中的廣泛應用，在導航精度以及能否提供更豐富的手術信息等方面，對導航產(chǎn)品提出了更高要求，迫切需要更先進的導航產(chǎn)品來進行手術過程的指導，因此開發(fā)新一代手術導航產(chǎn)品迫在眉睫。 對于手術導航系統(tǒng)，采用手術前的影像資料

2、作為整個手術過程的指導，但在手術過程之中，由于腦組織變形所引起的導航誤差不可避免。根據(jù)腦組織變形的特點，有限元方法受到越來越多的關注。假設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集上的網(wǎng)格來描述對象的集合特性，并且通過單元插值函數(shù)來逼近真實的變形狀態(tài)。我們采用線彈性模型來進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)構建的平衡方程，通過有限元分析方法可以得到全部節(jié)點位移

3、情況。為此，通過非結構點云進行了腦皮層信息的表示，并通過對其進行處理來獲取有限元方法的邊界條件。點云處理包括紋理映射、分割、簡化和去噪。在點云的簡化和去噪過程之中，采用了基于表面特性的 k 領域方法，并進行了改進，使簡化后的點云更能真實地表現(xiàn)腦皮層信息，減小了失真，同時使該方法增加了噪聲類的識別功能，增強了魯棒性。 隨著磁共振成像技術日趨成熟，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值的I臨床信息，同樣在手術導航中所起的作用也越來越大，同時也是手術導航中研究的一個熱點。由于磁共振彌散張量成像可以分辨腦灰質(zhì)和白質(zhì)，能夠豐富導航設備在臨床手術中的信息，所以進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，在分割的基礎上，采用3D配準的方法對磁共振彌散張量成像進行了畸變糾正。張量場的形成和灰度索