由内部或外部因素导致的颅内出血可在脑内形成血肿，血肿会损害脑组织正常功能，导致死亡或残疾，需要及时进行手术治疗。颅内穿刺手术是治疗颅内血肿的有效外科手术方式之一，但需要医生有很高的手术水平，通常利用手术导航系统辅助医生手术。手术导航系统通过将医学图像数据和手术器械在同一个空间中准确对应显示，为医生提供导航功能，其在外科手术中的应用改善了传统手术的效果，减少了手术创伤，缩短了康复时间。引进现代化手术导航设备对于提高医院的医疗水平无疑是重要的，但目前国内使用的导航系统价格昂贵，主要分布在中心城市的大型医院，并且系统操作较繁复，不适应外科医生熟悉的外科手术操作流程。　　随着技术的发展，陀螺仪定位导航技术被引入神经外科手术导航领域。根据国内对颅内血肿穿刺手术辅助导航系统的需求和研究需要，本文将陀螺仪技术与穿刺清除血肿外科手术结合，研制了低成本、易操作的基于陀螺仪的颅内穿刺手术辅助导航系统，为手术导航。论文研究内容主要有以下几个方面：　　1.分析研究了DICOM(Digital Imaging and Communications in medicine)图像序列的解析及可视化，并采用体绘制算法实现了对体数据的显示。　　2.通过对常用医学图像分割算法的研究，本文给出一种基于区域生长和置信连接的医学图像分割方法，实现了对医学图像感兴趣区域的准确分割和提取，并自动计算血肿体积为医生选择临床治疗方案提供依据。　　3.研究了陀螺仪空间定位、导航的原理，创造性的将其应用在辅助手术系统中。陀螺仪与手术器械固连，利用算法解算陀螺仪在空间中的姿态并输出给计算机，计算机根据实时数据虚拟图像显示在图像空间中，实现手术器械的跟踪导航。　　4.设计角度配准算法，实现在不同穿刺情况下的导航。陀螺仪上传的数据需要映射到图像空间中才能使用，采用基于外部标记点的角度配准方法，计算出能与陀螺仪上传姿态信息匹配的穿刺信息，根据穿刺信息指导医生调整手术器械进行手术。　　5.研发穿刺手术辅助导航系统。通过对陀螺仪技术、医学图形处理的研究，设计了颅内穿刺辅助导航系统。系统硬件由陀螺仪定位系统、手术器械以及计算机三部分构成，系统软件包括图像序列预处理、可视化、穿刺模拟规划、穿刺导航等模块。并结合手术导航的流程,阐述了手术导航系统中的体积计算、术前计划、空间配准、术中导航等功能。　　6.基于泡沫塑料头颅模型对辅助导航系统的有效性进行了验证。基于模型的实验结果表明：该系统定位精度满足颅内穿刺手术导航要求，能够应用在血肿较大的穿刺手术中。