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神经外科中下丘脑解剖图谱的三维可视化应用

作　者: 李星
导　师: 顾力栩；徐纪文
学　校: 上海交通大学
专　业: 生物医学工程
关键词: SW图谱 三维可视化 解剖名称标识 图像引导神经外科手术
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


近年来,可视化的脑图谱的研究已成为国内外脑神经科学研究的一个热点,将数张大脑的断层面图像同时在计算机里可视化显示出来,方便人们查看大脑组织结构的形状、位置以及空间毗邻关系。脑图谱的三维可视化正成为神经手术导航系统中一项关键技术,可以事先在术前可视化的图像上依照确定的病灶位置计划好手术路径,做好手术计划和评价。目前对脑图谱的可视化研究大部分都是TT图谱,研究SW图谱的不多,研究三维彩色SW图谱的成果非常少。因此,研究并开发一个能同时结合彩色三维可视化SW脑图谱并同时实时显示解剖学名称的系统不仅是脑外科手术的需要,更是医疗领域脑科学教学的迫切要求。基于以上研究的背景需求,本文分析并实现了神经外科中SW解剖图谱的三维可视化,并完成了集成到神经手术导航系统中使其能够实时显示解剖结构组织的名称的设计过程。本研究在系统中即为2个功能模块,彩色SW图谱的三维可视化及解剖名称的实时显示。我们用来作为标准的图谱是纸质SW图谱通过扫描数字化后最近邻插值后生成的三维SW图谱。由于本研究包括集成到神经手术导航系统中,集成完成后,系统的准确性和效率也就成为了重要的测试对象。本研究中,8位病人的MRI脑影像数据在系统上进行了测试,实验结果显示,系统符合临床上的需求。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-22
  1.1 课题背景与研究意义  12-13
  1.2 国外关于脑图谱的研究  13-17
    1.2.1 Talairach -Tournoux 脑图谱  13-14
    1.2.2 Schaltenbrand-Wahren 脑图谱  14-15
    1.2.3 Whole Brain 脑图谱  15-16
    1.2.4 VOXEL-MAN 脑图谱系统  16
    1.2.5 Brainweb 脑图谱  16-17
  1.3 国内关于脑图谱的研究  17-18
  1.4 可视化脑图谱的应用  18-19
    1.4.1 神经解剖教学  18
    1.4.2 手术规划  18
    1.4.3 基于模型驱动分割  18-19
    1.4.4 脑图像定量分析  19
    1.4.5 仿真多种成像方式  19
  1.5 神经外科手术导航  19-20
  1.6 论文主要内容及组织结构  20-22
    1.6.1 论文主要内容  20-21
    1.6.2 论文组织结构  21-22
第二章 研究中关键技术  22-31
  2.1 样条插值  22-25
    2.1.1 样条曲线  22-23
    2.1.2 Cardinal 曲线  23-25
  2.2 区域填充  25-29
    2.2.1 逐点判断填充算法  26-27
    2.2.2 种子填充算法  27-28
    2.2.3 扫描线填充算法  28-29
  2.3 三维可视化  29-31
    2.3.1 可视化技术分类  29-31
第三章 脑图谱系统的设计实现  31-57
  3.1 系统描述  31-33
    3.1.1 开发环境  31
    3.1.2 系统架构  31-32
    3.1.3 设计流程图  32-33
  3.2 开发平台  33-36
    3.2.1 VTK 可视化平台  33-34
    3.2.2 Atamai 手术导航软件包  34-36
  3.3 系统具体实现过程  36-57
    3.3.1 数据集的处理  36-40
    3.3.2 解剖名称存储  40-46
    3.3.3 解剖结构标识  46-53
    3.3.4 图谱可视化显示  53-57
第四章 实验结果与分析  57-67
  4.1 实验环境  57
  4.2 实验数据  57-58
  4.3 图谱对比  58-59
  4.4 系统功能模块的测试  59-67
    4.4.1 系统功能模块的主要测试步骤  59-61
    4.4.2 系统功能模块的精确性测试  61-64
    4.4.3 系统功能模块的执行效率  64-67
第五章 总结与展望  67-69
  5.1 论文工作总结  67-68
  5.2 未来工作展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
攻读硕士学位期间已发表的论文  73-75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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