[發明專利]神經外科手術導航系統中圖譜的三維可視化方法

無效

• 申請號: 200910047292.3
• 申請日: 2009-03-10
• 公開（公告）號: CN101833756A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 顧力栩;陸春暉;張智慧;王凝宇;徐紀文
• 申請（專利權）人: 南通愛普醫療器械有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T11/00;A61B19/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 薛琦

技術領域

本發明涉及的是一種三維可視化應用方法，特別是一種神經外科手術導航系統中解剖圖譜的三維可視化應用方法，屬于醫學圖像處理及應用技術領域。

背景技術

神經外科手術導航系統是一個集計算機技術，生物醫學工程技術以及現代醫學技術于一體的復雜系統工程。其中神經解剖圖譜的三維可視化是一項關鍵的技術，在對病灶的定位上有著舉足輕重的作用。在傳統的神經外科手術中，醫生只能通過閱讀解剖圖譜，憑借經驗來完成復雜的手術。這必然造成成功率低，手術時間長的問題。目前在臨床上廣泛使用的神經解剖圖譜主要有以下兩種：Talairach-Tournoux(TT)神經解剖圖譜和Schaltenbrand-Wahren(SW)神經解剖圖譜。其中前者為覆蓋整個人神經的完整解剖圖譜，而后者為丘神經基底節區的內神經圖譜。這些圖譜均為紙件印刷的二維圖像，雖然他們對于立體定向的神經外科手術至關重要，并且也已多年在臨床上使用，但人為誤差和使用上的不便大大抑制了其功效的發揮。

經文獻檢索發現，胡澤勇等人在《立體定向和功能性神經外科雜志》，2001，14(3)：174-174上撰文“丘神經基底節區立體定向顯微導航圖譜系統的研制”，該文對丘神經基底節區立體定向圖譜(SW)進行了數字化的嘗試，取得了初步的成果。但該研究仍然處于二維圖像的單純相關坐標配準階段；僅限于SW圖譜；沒有考慮神經室大小、頭顱尺寸等其他相關參數。由于SW圖譜僅限于內神經的部分領域，他與實際的病人圖像配準時很難考慮到神經室大小、頭顱尺寸等其他相關參數，是該研究的一個難點。另外，二維印刷圖譜到三維立體圖像的重建也是一個難點，期待解決。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種神經外科手術導航系統中解剖圖譜的三維可視化應用方法，使其更直觀，更準確，更易操作，實現TT和SW兩套圖譜的完全三維重建后的完整統一，并將AC-PC特征之外的神經室大小、頭顱尺寸等其他相關參數融于配準算法中，以提供微調等人機交互功能來實現其三維可視的最優化。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明分前期工作和后期執行方法兩部分：首先在前期工作中，采用先進的非線性插值方法，對兩組神經解剖圖譜(SW，TT)進行細致的數字化三維重建工作；然后采用三維非線性配準方法，將兩組圖譜率先統一到同一坐標系下，該部分工作一經完成無需重復；其次在后期執行方法中，先進行輸入圖像格式化處理，提高配準的精度，然后采用可變比例網格方法和分段式局域線性配準算法的配合實現圖譜與病人圖像的實時配準；最終通過交互式微調實現解剖圖譜精準配準和可視化。

以下對本發明方法作進一步的描述，具體內容如下：

1、前期工作：

1)采用先進的非線性插值方法，對兩組神經解剖圖譜(SW，TT)進行細致的數字化三維重建工作。該方法采用基于卷積的非線性插值(Convolution?basednonlinear?interpolation)，而影響函數核(Kernel)則采用基本樣條函數(Cardinal?spline)：

hSn(x)=Σk=-∞∞(bn)-1(k)βn(x-k),]]>

這里選用n＝3；(bⁿ)^-1是B型樣條函數濾子(B-Spline?filter)。