神经外科手术导航系统是图像处理技术、生物医学工程技术和空间定位技术的产物。近十年来，手术导航在临床手术等领域中的应用越来越广泛，在提高手术可靠性，减少手术风险等方面发挥了重要作用，取得了巨大的进步。随着手术导航系统在临床手术中的广泛应用，在导航精度以及能否提供更丰富的手术信息等方面，对导航产品提出了更高要求，迫切需要更先进的导航产品来进行手术过程的指导，因此开发新一代手术导航产品迫在眉睫。 对于手术导航系统，采用手术前的影像资料作为整个手术过程的指导，但在手术过程之中，由于脑组织变形所引起的导航误差不可避免。根据脑组织变形的特点，有限元方法受到越来越多的关注。假设条件决定了建立有限元模型的难易程度，从而影响有限元方程的求解。有限元模型通过定义点集上的网格来描述对象的集合特性，并且通过单元插值函数来逼近真实的变形状态。我们采用线弹性模型来进行脑组织变形的纠正，通过获得的脑皮层信息给定了初始值和边界条件后，根据构建的平衡方程，通过有限元分析方法可以得到全部节点位移情况。为此，通过非结构点云进行了脑皮层信息的表示，并通过对其进行处理来获取有限元方法的边界条件。点云处理包括纹理映射、分割、简化和去噪。在点云的简化和去噪过程之中，采用了基于表面特性的 k 领域方法，并进行了改进，使简化后的点云更能真实地表现脑皮层信息，减小了失真，同时使该方法增加了噪声类的识别功能，增强了鲁棒性。 随着磁共振成像技术日趋成熟，磁共振功能成像得到了巨大发展。由于磁共振功能成像能够提供更多的组织功能信息，故在临床诊断和治疗中能够提供有价值的I临床信息，同样在手术导航中所起的作用也越来越大，同时也是手术导航中研究的一个热点。由于磁共振弥散张量成像可以分辨脑灰质和白质，能够丰富导航设备在临床手术中的信息，所以进行了磁共振弥散张量成像的处理。后处理包括畸变纠正和张量场的形成以及灰度索引图的生成。磁共振弥散张量成像由于涡流以及磁敏感性的影响，图像容易发生畸变。为此，在分割的基础上，采用3D配准的方法对磁共振弥散张量成像进行了畸变纠正。张量场的形成和灰度索引图的结果与预期结果一致。 手术导航系统是一个多种技术相结合的复杂系统，涵盖了很多新技术。本文对已完成的工作进行了阐述，并预期了未来的研究方向。