本文關(guān)鍵詞：視神經(jīng)管減壓手術(shù)導(dǎo)航中可視化的研究

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【摘要】：視神經(jīng)管是顱眶溝通的重要通道，它是顱內(nèi)視神經(jīng)和眼動脈進(jìn)入眶內(nèi)通道，深居蝶竇之內(nèi)。視神經(jīng)缺血或水腫是嚴(yán)重影響視力甚至可以導(dǎo)致視力喪失的病癥。而視神經(jīng)管減壓是治療視神經(jīng)缺血、水腫疾病的直接有效治療措施。但由于視神經(jīng)管深居蝶竇內(nèi)，比鄰頸內(nèi)動脈、海綿竇、垂體，減壓手術(shù)很可能傷及這些重要器官，，導(dǎo)致大出血、甚至危及生命。因此大部分患者在猶豫、觀望中延誤了最佳手術(shù)時機(jī)。如何降低該手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)性、增加精準(zhǔn)性是亟待解決的問題。因此，術(shù)前充分了解視神經(jīng)管在蝶竇內(nèi)的位置以及其周圍組織結(jié)構(gòu)，合理規(guī)劃手術(shù)路徑，與導(dǎo)航連接實(shí)時監(jiān)控手術(shù)等方式會大大降低手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)日益廣泛，但是目前的導(dǎo)航系統(tǒng)還都是一個通用的系統(tǒng)，不能專門針對視神經(jīng)管減壓手術(shù)做分析。因此本文與上海市第九人民醫(yī)院的眼科合作，對計(jì)算機(jī)輔助的視神經(jīng)減壓手術(shù)導(dǎo)航可視化部分進(jìn)行了以下幾點(diǎn)研究： （1）基于CT影像視神經(jīng)管和頸內(nèi)動脈的三維重建技術(shù)的優(yōu)化研究。通過采集病人的CT圖像利用插值將二維圖像轉(zhuǎn)換成三維圖像顯示出來，其中對頸內(nèi)動脈部分通過注入造影劑進(jìn)行增強(qiáng)以便可以在后期對其進(jìn)行分割處理。 （2）在上述條件的基礎(chǔ)上借助頸內(nèi)動脈和視神經(jīng)管重構(gòu)技術(shù)仿真再現(xiàn)蝶竇腔內(nèi)的圖像。通過沿著管道的中心進(jìn)行重采樣，然后對重采樣部分進(jìn)行手動分割以獲取頸內(nèi)動脈和視神經(jīng)管。針對包裹視神經(jīng)管的骨性結(jié)構(gòu)兩端的不封閉的情況采取了專門取設(shè)計(jì)，針對包裹視神經(jīng)管的骨性結(jié)構(gòu)特殊性采取必要的重構(gòu)方式。 （3）對手術(shù)路徑進(jìn)行虛擬漫游以獲得手術(shù)過程中的景象。通過預(yù)先設(shè)定的路線可以進(jìn)行漫游，從而獲得最合適的手術(shù)路徑以及其中可能遇到的情況的一種模擬，可以自由選擇路徑，也可以隨時切換到想要看到的位置，以方便醫(yī)生進(jìn)行判斷。 （4）虛擬導(dǎo)航過程中場景的快速繪制。對已經(jīng)獲得的三維模型進(jìn)行網(wǎng)格簡化，是其在保持現(xiàn)有的形狀不發(fā)生改變的情況下，減少三角片的數(shù)量，進(jìn)而減小繪制過程中計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的量，從提高了繪制的速度。 （5）手術(shù)中仿真內(nèi)鏡圖像和手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)的集成，實(shí)時疊加三維的深層組織結(jié)構(gòu)，通過DCMTK，VTK技術(shù)將處理后的圖像重寫寫入DICOM數(shù)據(jù)，醫(yī)學(xué)導(dǎo)航儀再從DICOM數(shù)據(jù)中重見三維圖像。 本文提出的視神經(jīng)減壓導(dǎo)航可視化將圖像分割技術(shù)，三維模型重建技術(shù)，漫游技術(shù)，以及生成DICOM技術(shù)，結(jié)合起來通過對術(shù)前狀況分析，路徑規(guī)劃，以及導(dǎo)航連接，將術(shù)前分析與術(shù)中指導(dǎo)結(jié)合起來。很好的幫助醫(yī)生實(shí)現(xiàn)手術(shù)的分析，提供手術(shù)的安全性和微創(chuàng)性。
【關(guān)鍵詞】：視神經(jīng)減壓 漫游 導(dǎo)航 分割 網(wǎng)格優(yōu)化 路徑規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP391.41;R779.6
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題的背景和研究意義10-11
• 1.2 視神經(jīng)管減壓手術(shù)介紹11-14
• 1.3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4 本課題完成的主要工作17-18
• 第二章 視神經(jīng)管減壓手術(shù)區(qū)域三維影像重建18-27
• 2.1 圖像標(biāo)準(zhǔn)格式18-19
• 2.2 三維模型的重建19-25
• 2.2.1 三維重建方式選擇19-20
• 2.2.2 繪制技術(shù)的比較20-21
• 2.2.3 MC 算法簡介21-23
• 2.2.4 開發(fā)工具介紹 VTK 介紹23-25
• 2.3 等值面抽取25-26
• 2.4 重建結(jié)果模型26-27
• 第三章 視神經(jīng)管與頸內(nèi)動脈重構(gòu)27-40
• 3.1 視神經(jīng)管的重構(gòu)27-31
• 3.1.1 視神經(jīng)管重構(gòu)方法的選擇27-28
• 3.1.2 視神經(jīng)管重構(gòu)步驟介紹28-30
• 3.1.3 改進(jìn)最短三角形法重構(gòu)視神經(jīng)30-31
• 3.2 頸內(nèi)動脈的重構(gòu)31-38
• 3.2.1 頸內(nèi)動脈重構(gòu)方法的介紹31-34
• 3.2.2 頸內(nèi)動脈重構(gòu)方法的選擇34-35
• 3.2.3 頸內(nèi)動脈重構(gòu)方法35-37
• 3.2.4 頸內(nèi)動脈的分割過程37-38
• 3.3 重構(gòu)結(jié)果展示38-40
• 第四章 虛擬內(nèi)窺鏡漫游40-52
• 4.1 虛擬內(nèi)窺鏡介紹40-42
• 4.2 虛擬內(nèi)窺鏡實(shí)現(xiàn)步驟42-49
• 4.2.1 基本步驟的實(shí)現(xiàn)42
• 4.2.2 路徑規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)42-44
• 4.2.3 實(shí)時繪制的實(shí)現(xiàn)44-49
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果49-52
• 第五章 可視化在手術(shù)導(dǎo)航中的應(yīng)用52-64
• 5.1 手術(shù)導(dǎo)航簡介52-54
• 5.2 寫 DICOM 數(shù)據(jù)原理54-58
• 5.2.1 DICOM 數(shù)據(jù)的內(nèi)容分析55-57
• 5.2.2 基于 DCMTK 的 DICOM 數(shù)據(jù)寫入57-58
• 5.3 寫 DICOM 數(shù)據(jù)具體過程58-62
• 5.3.1 讀取病人相關(guān)信息58-59
• 5.3.2 DICOM 圖像數(shù)據(jù)的獲得59-62
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的展示62-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 本文工作的總結(jié)64-65
• 6.2 工作展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70-71
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：899300