[发明专利]基于多模影像与交互设备的解剖导航的构建方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于多模影像与交互设备的解剖导航的构建方法及系统，包括以下步骤：建立颅脑病人的数据库；基于最大互信息的三维配准法和多分辨率金字塔模型实现多模态的颅脑医学影像数据配准，获得配准后的颅脑医学图像数据；采用三维图像分割方法对配准后的颅脑医学图像数据进行分割，获得分割后的各组织数据；根据分割后的各组织数据分别构建颅脑的各组织的三维模型，获得重建的颅脑的三维模型；将重建的颅脑三维模型导入zSpace设备中，通过zSpace设备实现颅脑解剖导航。其能够实现脑颅手术解剖的沉浸式体验交互感，可用于教育培训和现实手术模拟，可操作性性强。

技术领域

本发明涉及医学技术领域，尤其是指一种基于多模影像与交互设备的解剖导航的构建方法及系统。

背景技术

颅脑在人体组织中是最重要和复杂的器官。颅脑损伤与疾病仅次于四肢，居第2位。颅脑组织复杂，损伤手术难度大，加上颅脑先天畸形与颅内肿瘤等，其死亡率居第一位。颅脑疾病包括颅内肿瘤、脑出血等，其种类繁多，临床多采用手术治疗方法。而颅脑组织周围聚集了血管、神经等其他结构，给手术治疗带来了困难。在实际手术过程中，由于依据各单一影像进行判断，未能明确血管、神经的走形而在手中盲目探查，导致手术复杂化、风险增大。

目前颅脑疾病的诊断主要依赖于平片、造影、CT或MR检查，其具有术前规划不可替代的作用。不同的成像方式具有各自的优势。CT扫描能清晰显示颅骨结构，MRI图像含有脑组织与脑部皮层等结构、CTA与MRA则可提供疾病组织周围血管信息。以上为二维图像，术前主要靠医生的经验与构想来分析判断，而三维融合图像则很难想象出来。医学三维成像技术具有其立体、可视、便于观察三维结构，以及二维传统方法所不能获取的解剖信息等优点而得到广泛应用。很多医疗机构以及医学院校开始寻求新的三维可视化以及术前规划方法，以确定最佳路径与模拟手术操作，降低手术风险。

1982年由Batinitaky等人用补缀法研究的4例颅内病变的3D CT(ThreeDimensional Computed Tomography)表现，获得了颅脑三维结构。近年来，虚拟现实技术(Virtual Reality Technology,VR)利用计算机构建三维仿真环境，可实现手术模拟规划、术前讨论交流、临床实践教学等。目前国内外也在不断加强虚拟现实在医学教育与临床应用研究。尤其在神经外科的应用，VR技术应用在脑血管重建方面。2000年Kockor等运用VIVIAN系统成功的对21例脑肿瘤和脑血管畸形患者进行术前计划与手术模拟。2001年新加坡VI公司研究开发Dxetorscope术前规划系统被成功应用于一对一垂直头连双胎婴儿脑分离手术的术前计划中。实现了VR技术与实时空间测量等功能。近20年来，国外已有智能化的软硬件用于临床培训与手术模拟，称为沉浸式虚拟现实技术。该技术与仅仅三维重建的虚拟现实不同点在于，能提供给操作者真实的体验感受、实时感觉，给用户提供逼真的沉浸感。

虽然有很多手术模拟录入已应用在临床，但仅能提供术前专家计划方案规划，目前还未用于教学教育培训与现实手术模拟操作，因此亟需设计一种基于多模影像与交互设备的解剖导航的构建方法，以用于用于教学教育培训与现实手术模拟操作。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在获得一种基于多模影像与交互设备的解剖导航的构建方法及系统，其能够实现脑颅手术解剖的沉浸式体验交互感，可用于教育培训和现实手术模拟，可操作性性强。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于多模影像与交互设备的解剖导航的构建方法，包括以下步骤：

S1、建立颅脑病人的数据库，所述数据库包括颅脑医学影像数据；

S2、基于最大互信息的三维配准法和多分辨率金字塔模型实现多模态的颅脑医学影像数据配准，获得配准后的颅脑医学图像数据；

S3、采用三维图像分割方法对配准后的颅脑医学图像数据进行分割，获得分割后的各组织数据；