粒子植入的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的開發(fā)與精度測試.pdf

1、手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)充分利用多種醫(yī)學(xué)成像信息,幫助外科醫(yī)生進(jìn)行術(shù)前計(jì)劃,保證創(chuàng)口最小化,同時(shí)提高手術(shù)質(zhì)量,給外科手術(shù)帶來極大的便利。粒子植入的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)是通過將手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用于放射性治療腫瘤的粒子植入外科手術(shù)。該系統(tǒng)可以為外科醫(yī)生提供更直觀的信息,醫(yī)生可以在計(jì)算機(jī)屏幕根據(jù)看到病人的三維腫瘤信息,確定術(shù)前放射性粒子植入的數(shù)量和位置,從而制定放射性粒子植入的手術(shù)計(jì)劃。系統(tǒng)可以輔助醫(yī)生準(zhǔn)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(shí)植入

2、體內(nèi)的粒子對(duì)正常組織產(chǎn)生的創(chuàng)傷最小。系統(tǒng)開發(fā)包括以下技術(shù)難點(diǎn):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(duì)已分割的不規(guī)則多面體腫瘤的體積等。本文工作對(duì)粒子植入的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的相關(guān)算法和系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)粒子植入的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)。論文研究了等劑量曲面計(jì)算和腫瘤體積計(jì)算的相關(guān)算法,以及腫瘤區(qū)域分割等其他關(guān)鍵技術(shù)。主要研究內(nèi)容及成果包括:第一,分析系統(tǒng)流程,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了粒子植入的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng),并按照系統(tǒng)

3、的各個(gè)功能將系統(tǒng)劃分為病人數(shù)據(jù)模塊、分割重建模塊、術(shù)前計(jì)劃模塊、器械模塊以及導(dǎo)航模塊。第二,研究了粒子植入算法,實(shí)現(xiàn)了等劑量曲面的繪制。通過研究幾種已有算法的實(shí)現(xiàn)效果,本系統(tǒng)采用AAPM推薦的計(jì)算方法進(jìn)行等劑量曲面的計(jì)算。第三,實(shí)現(xiàn)了腫瘤體積的自動(dòng)計(jì)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(jì)算。第四,介紹并實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航系統(tǒng)中的其他關(guān)鍵技術(shù):圖像分割,醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)三維可視化,路徑規(guī)劃,手術(shù)配準(zhǔn),術(shù)中報(bào)警。這些技