视神经管减压手术导航中可视化的研究

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视神经管是颅眶沟通的重要通道,它是颅内视神经和眼动脉进入眶内通道,深居蝶窦之内。视神经缺血或水肿是严重影响视力甚至可以导致视力丧失的病症。而视神经管减压是治疗视神经缺血、水肿疾病的直接有效治疗措施。但由于视神经管深居蝶窦内,比邻颈内动脉、海绵窦、垂体,减压手术很可能伤及这些重要器官,导致大出血、甚至危及生命。因此大部分患者在犹豫、观望中延误了最佳手术时机。如何降低该手术的风险性、增加精准性是亟待解决的问题。因此,术前充分了解视神经管在蝶窦内的位置以及其周围组织结构,合理规划手术路径,与导航连接实时监控手术等方式会大大降低手术的风险。随着科学技术的不断进步,手术导航技术在医学领域的应用已经日益广泛,但是目前的导航系统还都是一个通用的系统,不能专门针对视神经管减压手术做分析。因此本文与上海市第九人民医院的眼科合作,对计算机辅助的视神经减压手术导航可视化部分进行了以下几点研究:(1)基于CT影像视神经管和颈内动脉的三维重建技术的优化研究。通过采集病人的CT图像利用插值将二维图像转换成三维图像显示出来,其中对颈内动脉部分通过注入造影剂进行增强以便可以在后期对其进行分割处理。(2)在上述条件的基础上借助颈内动脉和视神经管重构技术仿真再现蝶窦腔内的图像。通过沿着管道的中心进行重采样,然后对重采样部分进行手动分割以获取颈内动脉和视神经管。针对包裹视神经管的骨性结构两端的不封闭的情况采取了专门取设计,针对包裹视神经管的骨性结构特殊性采取必要的重构方式。(3)对手术路径进行虚拟漫游以获得手术过程中的景象。通过预先设定的路线可以进行漫游,从而获得最合适的手术路径以及其中可能遇到的情况的一种模拟,可以自由选择路径,也可以随时切换到想要看到的位置,以方便医生进行判断。(4)虚拟导航过程中场景的快速绘制。对已经获得的三维模型进行网格简化,是其在保持现有的形状不发生改变的情况下,减少三角片的数量,进而减小绘制过程中计算机处理数据的量,从提高了绘制的速度。(5)手术中仿真内镜图像和手术导航技术的集成,实时叠加三维的深层组织结构,通过DCMTK,VTK技术将处理后的图像重写写入DICOM数据,医学导航仪再从DICOM数据中重见三维图像。本文提出的视神经减压导航可视化将图像分割技术,三维模型重建技术,漫游技术,以及生成DICOM技术,结合起来通过对术前状况分析,路径规划,以及导航连接,将术前分析与术中指导结合起来。很好的帮助医生实现手术的分析,提供手术的安全性和微创性。
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