粒子植入的手術導航系統的開發(fā)與精度測試.pdf

1、手術導航技術充分利用多種醫(yī)學成像信息,幫助外科醫(yī)生進行術前計劃,保證創(chuàng)口最小化,同時提高手術質量,給外科手術帶來極大的便利。粒子植入的手術導航系統是通過將手術導航技術應用于放射性治療腫瘤的粒子植入外科手術。該系統可以為外科醫(yī)生提供更直觀的信息,醫(yī)生可以在計算機屏幕根據看到病人的三維腫瘤信息,確定術前放射性粒子植入的數量和位置,從而制定放射性粒子植入的手術計劃。系統可以輔助醫(yī)生準確地將粒子植入腫瘤區(qū)域,并保證腫瘤區(qū)域劑量分布均勻,同時植入

2、體內的粒子對正常組織產生的創(chuàng)傷最小。系統開發(fā)包括以下技術難點:病變腫瘤的分割,分割后腫瘤的三維可視化,粒子植入后等劑量曲面的繪制,對已分割的不規(guī)則多面體腫瘤的體積等。本文工作對粒子植入的手術導航系統的相關算法和系統設計進行研究,設計并實現了一個粒子植入的手術導航系統。論文研究了等劑量曲面計算和腫瘤體積計算的相關算法,以及腫瘤區(qū)域分割等其他關鍵技術。主要研究內容及成果包括:第一,分析系統流程,設計并實現了粒子植入的手術導航系統,并按照系統

3、的各個功能將系統劃分為病人數據模塊、分割重建模塊、術前計劃模塊、器械模塊以及導航模塊。第二,研究了粒子植入算法,實現了等劑量曲面的繪制。通過研究幾種已有算法的實現效果,本系統采用AAPM推薦的計算方法進行等劑量曲面的計算。第三,實現了腫瘤體積的自動計算算法。該算法采用任意多面體的四面體剖分算法,從而解決了不規(guī)則多面體的體積計算。第四,介紹并實現了導航系統中的其他關鍵技術:圖像分割,醫(yī)學數據三維可視化,路徑規(guī)劃,手術配準,術中報警。這些技