【摘 要】
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目前,无法术中实时校正脑组织移位带来的穿刺路径偏移问题,是影响神经外科手术导航精度的主要因素。近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy,NIRS)技术可以实时识别组织与靶
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目前,无法术中实时校正脑组织移位带来的穿刺路径偏移问题,是影响神经外科手术导航精度的主要因素。近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy,NIRS)技术可以实时识别组织与靶点,反映穿刺路径信息,为术中实时校正脑组织移位提供了新方法。本文对基于近红外光谱技术的穿刺路径纠偏技术开展了研究。首先,建立近红外优化散射系数与磁共振影像数据的关联模型。以双层模拟胶为研究对象,将近红外光谱技术采集到的优化散射系数和高分辨率磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)技术采集到的灰度信息相结合,建立关联数学模型,为近红外导航纠偏提供参考。其次,在近红外优化散射系数与影像数据关联模型基础上,提出了术中移位纠偏模型。基于三维体数据提取计划路径的灰度信息,作为路径纠偏模型的先验知识,通过Hermite插值曲线计算路径采样点的曲率值,以平均Hausdorff距离为准则进行偏移路径信息特征段的匹配,确定其偏移计划路径的角度和方位。最后,在VC++6.0平台下利用MFC类库与VTK工具包进行系统软件设计,完成了导航过程实时路径纠偏软件编写,达到预期实验结果。本文主要创新点:(1)提出了一种基于近红外光谱技术的神经外科手术导航的新方法,解决术中靶点偏移问题;(2)利用双层模拟胶模型,模拟脑组织的光学特性,建立优化散射系数与影像灰度信息的关联模型,为近红外辅助导航打下基础。(3)建立近红外导航实时纠偏模型,采用基于曲率比对的算法实现路径信息的匹配,引导手术过程的实时纠偏。
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