[發(fā)明專利]利用斷層圖像獲取靶點(diǎn)在立體定向儀內(nèi)的坐標(biāo)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210590017.8
• 申請日: 2012-12-29
• 公開（公告）號: CN103083090A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建民;劉鳳強(qiáng);傅偉明;蘇英
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00;A61B5/055;A61B6/03
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 孫家豐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用斷層圖像獲取靶點(diǎn)在立體定向儀內(nèi)的坐標(biāo)的方法，可應(yīng)用于混合型立體定向儀的靶點(diǎn)坐標(biāo)的確定，尤其適用于Leksell及其同類的立體定向儀。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的立體定向神經(jīng)外科技術(shù)，使用機(jī)械式的立體定向儀，立體定向儀的框架在MRI或CT掃描時(shí)固定在患者頭上，通過對MRI或CT的圖像的測量和計(jì)算，確定手術(shù)靶點(diǎn)的坐標(biāo)，指導(dǎo)進(jìn)行手術(shù)。顱內(nèi)的病灶如果在MRI或CT圖像可以顯示的，稱為“可見靶點(diǎn)”，如果受機(jī)器的分辨能力限制不能顯示的，稱為“不可見靶點(diǎn)”。

立體定向儀的框架兩側(cè)定位板上各有一個(gè)“N”形的金屬線（CT定位用金屬線、MRI定位用硫酸鎂或脂類等可顯影材料），在框架完成安裝的狀態(tài)下，以病人頭顱的右后上頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，向前為Y軸，向左為X軸，向下為Z軸。定向儀的刻度也是從原點(diǎn)開始的。左右兩個(gè)N形金屬線共8個(gè)頂點(diǎn)構(gòu)成的長方體中心與框架中心（通常其框架坐標(biāo)為（100，100，100））重合。在斷層掃描時(shí)將切割“N”形的金屬線，在斷層圖像上形成標(biāo)記點(diǎn)。

傳統(tǒng)靶點(diǎn)坐標(biāo)可采用手工計(jì)算，要求MRI或CT圖像坐標(biāo)系統(tǒng)與立體定向儀框架坐標(biāo)系統(tǒng)必須正交。這樣，耦合在框架兩側(cè)定位板上的“N”形金屬線在斷層掃描時(shí)將顯示6個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，其中位于角上的四個(gè)頂點(diǎn)連成一個(gè)長方形，長方形的中心，也處于框架中心的縱軸上（100，100，z）；可見靶點(diǎn)的X、Y值可在圖像上利用其與中心點(diǎn)的關(guān)系計(jì)算出來，Z值由側(cè)面的其余兩點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算得到。實(shí)際應(yīng)用中，如果MRI或CT圖像坐標(biāo)系統(tǒng)與立體定向儀框架坐標(biāo)系統(tǒng)處于非正交狀態(tài)，就無法計(jì)算靶點(diǎn)坐標(biāo)。

有些手術(shù)（如：帕金森病的功能性手術(shù)）靶點(diǎn)在斷層圖像上“不可見”，需依其生理狀態(tài)下的解剖坐標(biāo)進(jìn)行推算。為減少定位誤差，安裝框架時(shí)，要求框架平面與大腦的AC-PC平面平行，這樣可以獲得理想的斷層圖像序列。但必須依賴醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)和操作技巧完成，可靠性較低，通常會(huì)有5-10度的誤差。

使用“手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)”軟件，利用圖像重建技術(shù)獲取AC-PC平面，在一定程度上能彌補(bǔ)上述不足。但重建的效果，受掃描層厚偏大（MRI通常為3mm）、分辨率偏低（CT圖像對基底節(jié)的細(xì)微結(jié)構(gòu)顯示不清），三維重建算法的影響，重建所獲的AC-PC平面存在信息丟失或誤差的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提出一種利用斷層圖像獲取靶點(diǎn)在立體定向儀內(nèi)的坐標(biāo)的方法，在MRI或CT圖像坐標(biāo)系統(tǒng)與框架坐標(biāo)系統(tǒng)非正交的情況下，也能完成靶點(diǎn)定位計(jì)算，獲得靶點(diǎn)在立體定向儀框架坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)。

這種利用斷層圖像獲取靶點(diǎn)在立體定向儀內(nèi)的坐標(biāo)的方法包括以下步驟：

（1）應(yīng)用電腦在斷層圖像中選用兩幅斷層圖像，此兩幅斷層圖像上，立體定向儀兩側(cè)的定位板上的“N”形金屬線的6個(gè)標(biāo)記點(diǎn)全部可見，在斷層圖像上測量出上述標(biāo)記點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)；

（2）根據(jù)斷層圖像上的標(biāo)記點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)，建立立體定向儀框架的Y-Z平面、X-Z平面和X-Y平面在圖像坐標(biāo)系中的方程；

（3）在斷層圖像上選擇靶點(diǎn)，獲得其圖像坐標(biāo)系內(nèi)的三維坐標(biāo)參數(shù)，在圖像坐標(biāo)系內(nèi)計(jì)算該點(diǎn)到框架的Y-Z平面、X-Z平面和X-Y平面的距離，上述距離的數(shù)值即為該靶點(diǎn)在立體定向儀框架坐標(biāo)系內(nèi)的X、Y、Z坐標(biāo)。

這種利用斷層圖像獲取靶點(diǎn)在立體定向儀內(nèi)的坐標(biāo)的方法由于采用在圖像坐標(biāo)系中，求出立體定向儀框架的三個(gè)坐標(biāo)平面（Y-Z平面，X-Z平面，X-Y平面）的方程，再利用點(diǎn)到平面的距離公式把靶點(diǎn)到這三個(gè)坐標(biāo)平面的距離計(jì)算出來的方法，因而降低了立體定向儀框架安裝的難度；在定位顱內(nèi)“不可見”靶點(diǎn)時(shí)，可通過調(diào)整掃描平面傾角，獲得理想的斷層圖像序列，從而降低了立體定向手術(shù)的難度，尤其適用于顱內(nèi)“不可見”靶點(diǎn)的坐標(biāo)定位。

附圖說明

圖1為立體定向儀框架安裝和斷層掃描的示意圖；

圖2為框架上的“N”形金屬線與斷層的關(guān)系示意圖；

圖3為一幅斷層圖片的示意圖；

圖4為右側(cè)定位板的“N”形金屬線端點(diǎn)計(jì)算的原理圖；

圖5為本發(fā)明的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式