[发明专利]神经外科手术导航系统中图谱的三维可视化方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种三维可视化应用方法，特别是一种神经外科手术导航系统中解剖图谱的三维可视化应用方法，属于医学图像处理及应用技术领域。

背景技术

神经外科手术导航系统是一个集计算机技术，生物医学工程技术以及现代医学技术于一体的复杂系统工程。其中神经解剖图谱的三维可视化是一项关键的技术，在对病灶的定位上有着举足轻重的作用。在传统的神经外科手术中，医生只能通过阅读解剖图谱，凭借经验来完成复杂的手术。这必然造成成功率低，手术时间长的问题。目前在临床上广泛使用的神经解剖图谱主要有以下两种：Talairach-Tournoux(TT)神经解剖图谱和Schaltenbrand-Wahren(SW)神经解剖图谱。其中前者为覆盖整个人神经的完整解剖图谱，而后者为丘神经基底节区的内神经图谱。这些图谱均为纸件印刷的二维图像，虽然他们对于立体定向的神经外科手术至关重要，并且也已多年在临床上使用，但人为误差和使用上的不便大大抑制了其功效的发挥。

经文献检索发现，胡泽勇等人在《立体定向和功能性神经外科杂志》，2001，14(3)：174-174上撰文“丘神经基底节区立体定向显微导航图谱系统的研制”，该文对丘神经基底节区立体定向图谱(SW)进行了数字化的尝试，取得了初步的成果。但该研究仍然处于二维图像的单纯相关坐标配准阶段；仅限于SW图谱；没有考虑神经室大小、头颅尺寸等其他相关参数。由于SW图谱仅限于内神经的部分领域，他与实际的病人图像配准时很难考虑到神经室大小、头颅尺寸等其他相关参数，是该研究的一个难点。另外，二维印刷图谱到三维立体图像的重建也是一个难点，期待解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种神经外科手术导航系统中解剖图谱的三维可视化应用方法，使其更直观，更准确，更易操作，实现TT和SW两套图谱的完全三维重建后的完整统一，并将AC-PC特征之外的神经室大小、头颅尺寸等其他相关参数融于配准算法中，以提供微调等人机交互功能来实现其三维可视的最优化。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明分前期工作和后期执行方法两部分：首先在前期工作中，采用先进的非线性插值方法，对两组神经解剖图谱(SW，TT)进行细致的数字化三维重建工作；然后采用三维非线性配准方法，将两组图谱率先统一到同一坐标系下，该部分工作一经完成无需重复；其次在后期执行方法中，先进行输入图像格式化处理，提高配准的精度，然后采用可变比例网格方法和分段式局域线性配准算法的配合实现图谱与病人图像的实时配准；最终通过交互式微调实现解剖图谱精准配准和可视化。

以下对本发明方法作进一步的描述，具体内容如下：

1、前期工作：

1)采用先进的非线性插值方法，对两组神经解剖图谱(SW，TT)进行细致的数字化三维重建工作。该方法采用基于卷积的非线性插值(Convolution basednonlinear interpolation)，而影响函数核(Kernel)则采用基本样条函数(Cardinal spline)：

hSn(x)=Σk=-∞∞(bn)-1(k)βn(x-k),]]>

这里选用n＝3；(bⁿ)^-1是B型样条函数滤子(B-Spline filter)。