视神经管减压手术导航中可视化的研究

发布时间：2017-09-22 06:28

  本文关键词：视神经管减压手术导航中可视化的研究

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【摘要】：视神经管是颅眶沟通的重要通道，它是颅内视神经和眼动脉进入眶内通道，深居蝶窦之内。视神经缺血或水肿是严重影响视力甚至可以导致视力丧失的病症。而视神经管减压是治疗视神经缺血、水肿疾病的直接有效治疗措施。但由于视神经管深居蝶窦内，比邻颈内动脉、海绵窦、垂体，减压手术很可能伤及这些重要器官，，导致大出血、甚至危及生命。因此大部分患者在犹豫、观望中延误了最佳手术时机。如何降低该手术的风险性、增加精准性是亟待解决的问题。因此，术前充分了解视神经管在蝶窦内的位置以及其周围组织结构，合理规划手术路径，与导航连接实时监控手术等方式会大大降低手术的风险。 随着科学技术的不断进步，手术导航技术在医学领域的应用已经日益广泛，但是目前的导航系统还都是一个通用的系统，不能专门针对视神经管减压手术做分析。因此本文与上海市第九人民医院的眼科合作，对计算机辅助的视神经减压手术导航可视化部分进行了以下几点研究： （1）基于CT影像视神经管和颈内动脉的三维重建技术的优化研究。通过采集病人的CT图像利用插值将二维图像转换成三维图像显示出来，其中对颈内动脉部分通过注入造影剂进行增强以便可以在后期对其进行分割处理。 （2）在上述条件的基础上借助颈内动脉和视神经管重构技术仿真再现蝶窦腔内的图像。通过沿着管道的中心进行重采样，然后对重采样部分进行手动分割以获取颈内动脉和视神经管。针对包裹视神经管的骨性结构两端的不封闭的情况采取了专门取设计，针对包裹视神经管的骨性结构特殊性采取必要的重构方式。 （3）对手术路径进行虚拟漫游以获得手术过程中的景象。通过预先设定的路线可以进行漫游，从而获得最合适的手术路径以及其中可能遇到的情况的一种模拟，可以自由选择路径，也可以随时切换到想要看到的位置，以方便医生进行判断。 （4）虚拟导航过程中场景的快速绘制。对已经获得的三维模型进行网格简化，是其在保持现有的形状不发生改变的情况下，减少三角片的数量，进而减小绘制过程中计算机处理数据的量，从提高了绘制的速度。 （5）手术中仿真内镜图像和手术导航技术的集成，实时叠加三维的深层组织结构，通过DCMTK，VTK技术将处理后的图像重写写入DICOM数据，医学导航仪再从DICOM数据中重见三维图像。 本文提出的视神经减压导航可视化将图像分割技术，三维模型重建技术，漫游技术，以及生成DICOM技术，结合起来通过对术前状况分析，路径规划，以及导航连接，将术前分析与术中指导结合起来。很好的帮助医生实现手术的分析，提供手术的安全性和微创性。
【关键词】：视神经减压 漫游 导航 分割 网格优化 路径规划
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP391.41;R779.6
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目录8-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题的背景和研究意义10-11
• 1.2 视神经管减压手术介绍11-14
• 1.3 国内外的研究现状14-17
• 1.4 本课题完成的主要工作17-18
• 第二章 视神经管减压手术区域三维影像重建18-27
• 2.1 图像标准格式18-19
• 2.2 三维模型的重建19-25
• 2.2.1 三维重建方式选择19-20
• 2.2.2 绘制技术的比较20-21
• 2.2.3 MC 算法简介21-23
• 2.2.4 开发工具介绍 VTK 介绍23-25
• 2.3 等值面抽取25-26
• 2.4 重建结果模型26-27
• 第三章 视神经管与颈内动脉重构27-40
• 3.1 视神经管的重构27-31
• 3.1.1 视神经管重构方法的选择27-28
• 3.1.2 视神经管重构步骤介绍28-30
• 3.1.3 改进最短三角形法重构视神经30-31
• 3.2 颈内动脉的重构31-38
• 3.2.1 颈内动脉重构方法的介绍31-34
• 3.2.2 颈内动脉重构方法的选择34-35
• 3.2.3 颈内动脉重构方法35-37
• 3.2.4 颈内动脉的分割过程37-38
• 3.3 重构结果展示38-40
• 第四章 虚拟内窥镜漫游40-52
• 4.1 虚拟内窥镜介绍40-42
• 4.2 虚拟内窥镜实现步骤42-49
• 4.2.1 基本步骤的实现42
• 4.2.2 路径规划的实现42-44
• 4.2.3 实时绘制的实现44-49
• 4.3 实验结果49-52
• 第五章 可视化在手术导航中的应用52-64
• 5.1 手术导航简介52-54
• 5.2 写 DICOM 数据原理54-58
• 5.2.1 DICOM 数据的内容分析55-57
• 5.2.2 基于 DCMTK 的 DICOM 数据写入57-58
• 5.3 写 DICOM 数据具体过程58-62
• 5.3.1 读取病人相关信息58-59
• 5.3.2 DICOM 图像数据的获得59-62
• 5.4 实验结果的展示62-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 本文工作的总结64-65
• 6.2 工作展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 攻读学位期间发表的学术论文71-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐金山;厉玉鹏;马景擰;;视神经管减压术[J];国际神经病学神经外科学杂志;2006年03期

2 刘聚卑,庄天戈;虚拟内窥镜的发展和应用[J];国外医学.生物医学工程分册;1999年06期

3 刘勘,周晓峥,周洞汝;数据可视化的研究与发展[J];计算机工程;2002年08期

4 洪歧,张树生,王静,刘雪梅;体绘制技术[J];计算机应用研究;2004年10期

5 林卉,赵长胜,舒宁;基于Canny算子的边缘检测及评价[J];黑龙江工程学院学报;2003年02期

6 杨峰;;从科学计算可视化到信息可视化[J];情报杂志;2007年01期

7 曹勇,田捷,张晓鹏,邱峰;递进网格算法在虚拟内窥镜中的应用[J];软件学报;2002年04期

8 祁伟丽;秦新强;;基于B样条的平面轮廓重构闭合曲面算法[J];计算机技术与发展;2008年07期

9 洪涛;潘志方;林立本;杨丽丽;沈琴琴;;VTK医学图像三维重建应用及实现[J];计算机系统应用;2011年04期

10 张文强,戴\戎,王成焘;外科手术导航系统的研究现状及进展[J];医用生物力学;2004年01期

本文编号：899300