（生物医学工程专业论文）计算机辅助手术导航系统的研究与开发.pdf

东南大学硕士学位论文 a b s t r a c t t i t l e ：r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e 卜a s s i s t e ds u 唱e 巧n a v i g a t i o ns y s t e m a u t h o r ：y a n gk u i t h e s i ss u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rb a ox u d o n g s c h o o l ：s o u t h e a s tu n i v e r s i t ) r c o m p u t e 卜a s s i s t e ds u 唱e 叫n a v i g a t i o ns y s t e mr e s u l t sf r o mt h ep a r t i c i p a t i o no fm a n ys c i e m i s t s i nd i 恁：r e n tf i e l d ss u c ha sc o m p u t e rs c i e n c e ，m a t h e m a t i c s ，m e c h a n i c s ，s u 唱e r y ，i n t e m a lm e d i c i n e a n db i o m e d i c i n ee n g i n e e r i n g i tw i d e l l ss u 唱e o n s s c o p ea j l dr e f r e s h e st h ec o n c 印t j o no fs u 曙i c a l i n s t m m e n t s i nt h i st h e s i s ，t h ec o m p u t e 卜嬲s i s t e ds u 唱e 拶s y s t e mt h a tw ed e v e l o p e di si n t m d u c e d a j l ds o m er e l a t e dt e c h n i q u e ss u c ha si m a g ep r o c e s s i n g ，t r i d i m e n s i o n a ld i s p l a y ，i m a g er e g i s 臼锨i o n a n ds p a c er e g i s t r a t i o na r ed i s c u s s e d t h ev o l u m ed a t ap r o c e s s i n ga n dv i s u a l i z a t i o na r et h eb a l s i so fc o m p u t e 卜a l s s i s t e ds u 唱e 巧 n a v i g a t i o ns y s t e m t h ev o l u m ed a t ar e c o n s t n j c t i o nm e t h o d ，i m a g ei n t e 印o l a t i o nm e t h o da i l dt h e d i s p l a ym e t h o do fa n ys e c t i o ni m a g ea r ei n t r o d u c e d w ee m p h a s i z eo nt h es t u d yo fm o d e l s e g m e n t a t i o na n dr e c o n s t r u c t i o n i nt h ea l s p e c to fs e g m e n t a t i o nt h et h r e s h o l dm e t h o da n dr e g i o n m e t h o da r ed i s c u s s e d i nt h ea s p e c to fm o d e ls u r f a c er e c o n s t m c t i o n ，t h er e c o n s t r u c t i o nm e t h o d s b a s e do ns l i c e sa n dv o x e l sa r ed i s c u s s e dw i t he m p h a s i so ni s o s u r f a c eg e n e r a t i o nm e m o d s t r i a n g l es i m p l i f i c a t i o na l g o r i t h mb a s e do ne d g ec o n t r a c t i o ni su s e dt os i m p l i f yt h ec o n s t r u c t e d m o d e l s ，w h i c hc a ns p e e du pm et h r e e d i m e n s i o n a ld i s p l a y b o t hs p a c el o c a t i o na n dr e g i s 仃a t i o na r et h ek e yt e c h l l i q u e so ft h es u 唱e 巧n a v i g a t i o ns y s t e m t h er e g i s t r a t i o ni nt h en a v i g a t i o ns y s t e mi n c l u d e sm u l t i m o d e lm e d i c a li m a g er e g i s t r a t i o na n d s p a c er e g i s t r a t i o n a st ot h ef o m e r ，w ee m p h a s i z eo nt h em u t u a li n f o m l a t i o nm e t h o dw h i c h i m p r o v e st h er e g i s t r a t i o np r e c i s i o na n dn e e d sl e s sp a n i c i p a t i o no ft h eu s e r s a st ot h el a t t e r ， s u r f a c er e g i s t r a t i o nm e m o da n de x t e m a lm a r k sm e t h o da r ed i s c u s s e dw i t he m p h a s i so nm a r k s m e t h o d l e a s ts q u a r em e m o di su s e dt of i n dt h eb e s t 仃a n s f o m a t i o nb e t w e e ns p a c ea n di m a g e ，a n d t h er e s u l t ss h o wt h a tb e t t e rr e g i s t r a t i o np r e c i s i o nc o u l db eg o t f i n a l l y ，t h ec o m p u t e 卜a l s s i s t e ds u 唱e 巧n a v i g a t i o ns y s t e mt h a tw ed e v e l o p e di sp r e s e n t e d t h e s y s t e mi sd e s i g n e db a s e do nm o d u l a r i z a t i o nm e t h o d m o d u l e sa r ed i v i d e da c c o r d i n gt ot h e i r 如n c t i o n s e a c hf u n c t i o n a lm o d u l ei ss u p p l i e di nt h ef o mo fc o mo rd l l t h ed i v i s i o nm e t h o d o fm o d u l e sa n dt h ed a t as t r u c t u r ed e s i g nm e m o da r ed i s c u s s e d t h ed e t a 订f u n c t i o n so ft h es y s t e m a r ei n n o d u c e di nt h et h e s i s k e y w o r d s ：c o m p u t e 卜a s s i s t e d s u 唱e r y s u 唱e 叫 n a v i g a t i o n ， m o d e l r e c o n s t m c t i o n ， t h r e e - d i m e n s i o nd i s p l a yp l a t f o 姗，m u t u a l i n f o m a t i o n ，t h r e e d i m e n s i o ni m a g er e g i s t r a t i o n ，s p a c e r e g i s t r a t i o n ，s u r f a c es i m p l i f i c a t i o n i i 第一章绪论 第一章绪论 1 1 计算机辅助手术导航系统介绍 科学技术的进步给人们的生活带来了巨大的变化，推动了社会的进步。尤其是二十世纪 末电子和信息技术的飞速发展对社会生活的各个方面都产生了深远影响。信息技术提高了传 统工业的生产效率并且带动了一批新兴行业的发展；电脑和互联网改变了人们在商业中传统 的思维方式，使商品以更加迅捷的方式流通；计算机辅助教育和远程网络教育使人们可以更 加轻松方便地接受所需的教育。 医学领域亦是如此。计算机技术、图像处理技术及医学物理的进展为医学诊断和治疗提 供了越来越有力的工具。从x 射线机在医学上的应用到上个世纪7 0 年代c t ( c o m p u t e r t o m o g r a p h y ) 的发明，医学诊断的模式发生了很大的变化，医生的诊断越来越依赖于直观的 影像信息。m r i ( m a g n e t i cr e s o n a n c ei m a g i n g ) 、p e t ( p o s i t r o ne m i s s i o nt o m o g r a p h y ) 、 d s a ( d i g i t a ls u b t r a c t i o n a n g i o g r a p h y ) 等成像设备的出现更加开阔了医生的视野，为医生的诊 断和治疗带来了很大的帮助。这些随着计算机和图像处理技术一起发展的高技术设备为医学 临床诊断作出了巨大的贡献。 但是，如何将临床诊断技术和临床治疗技术有效地结合起来，将c t 、m 刚、p e t 、d s a 等图像数据( 如肿瘤位置) 和病人的实际解剖结构结合起来，将先进的诊断、治疗设备和外科 治疗过程结合起来，更充分地利用这些设备提供的丰富信息，更好地发挥外科医生的主动性 和灵活性，仍是亟待解决的问题。图像处理、立体定位、精密机械和外科手术相结合，产生 了一个新的研究方向计算机辅助外科手术c a s ( c o m p u t e r a s s i s t e ds u 唱e 巧) o 卜4 j 。 计算机辅助外科手术是多学科尖端技术的结晶，它集中了计算机科学、数学、机械学、 外科、内科及生物医学工程等领域的成就，是把图像图形处理、空间立体定位、精密机械和 外科手术等结合在一起而形成的一个新研究方向。c a s 延伸了外科医生有限的视觉范围， 更好地发挥了外科医生的主动性和灵巧性，突破了传统外科手术的界限，更新了外科手术和 外科手术器械的概念。它对于提高病灶定位精度、减少手术损伤、提高手术成功率、缩短病 人的术后康复期等具有十分重要的意义【5 儿1 3 j 。 通常，计算机辅助手术导航系统需要手术前病人患部的c t 或m r i 扫描数据，即病灶 部位的二维序列图像，并对它们进行处理和三维重建，提取组织模型，得到病人患部的三维 模型结构。导航系统借助三维可视化平台为医生提供直观的三维图像信息和组织空间结构信 息，通过交互式操作，医生可以在该平台上制定手术方案，设计最佳手术入路，避开重要的 组织，减小手术的创伤。在手术中，导航系统获取手术场景中目标点的定位数据，并完成不 同坐标系( 手术坐标系、病人人体坐标系和图像坐标系) 的配准，实时跟踪手术器械的空间 位置，在监视器上融合显示跟踪位置和相应的图像信息，指导医生进行手术。手术导航系统 的流程如图1 1 所示【o j ： 计算机辅助神经外科手术导航系统一般包括图像处理系统、头部定位装置和空间目标定 位设备三部分【7 】，如图1 2 所示。图像处理系统是整个系统的核心，它包括c t 或m r j 图像 的处理、三维图像重建和显示、坐标系统配准、手术目标与手术前图像的融合显示等功能。 空间目标定位设备获取手术场景中任意目标的位置信息，并实时发送到图像系统，由图像系 统快速从术前计划数据中提取对应的图像信息，以手术者希望的形式表现出来。典型的目标 定位方式有机械定位、光学定位、电磁定位等。头部定位装置主要用于固定患者头部，使患 者头部与手术床相对位置固定，以便在手术过程中保持头部位置不变，这是保证系统精度的 东南大学硕士学位论文 重要手段。 c 咻琅i j 捣 二螗缮哥【和手本汁剁 守州配艇 千奉导啦 图1 1 手术导航系统流程图 图l2 我们研制的山l g e l p l p c a s l o o o 手术导航系统 导航系统具有能够提高手术精度、减少手术色q 伤、缩短愈合时间和降低手术风险等优点， 在许多领域得到了广泛的应用。手术导航系统最早应用于神经外科领域剐j ，随着导航技术 的不断发展，其临床范围已逐步扩展到脊柱外科( 骨科) 、耳鼻喉科【l l 1 ”、整形外科【1 3 埘】 等。手术导航系统的使用不仅提高了手术的质量，还使以前几乎无法完成或者手术风险极大 的复杂手术变得可行。 1 2 计算机辅助手术导航系统的研究与发展 1 9 8 6 年美国斯坦福医学院的r o b e 鹏【l ”博士最早将导航技术应用于临床，他将c t 图像 与手术显微镜结合起来，运用超声定位来引导手术，在临床上取得了成功。随后b e r n e t t 和r e i n h a e d t 对声波系统进行改进，使精度有了一定的提高。1 9 9 1 年日本的w a n a t a b e 和美 国的p e l l 相继发明了遥控关节臂定位系统。h e i l b r u n 等人利用三目和双目机器视觉原理， 使用普通光或红外光成像系统实现空间定位，这种定位仪的精度较高，但是与超声系统一样， 存在着瞄准线约束问题。k a t o 设计了一种电磁导向仪，由三维磁场源、磁场探测器、三维 数字化仪和计算机组成，这种设备的优点是磁场探测器可以放在任何地方，不足之处是手术 室存在许多影响电磁场分布的金属材料。在融合显示方面，导航系统把内窥镜所见的术野与 相应的c t 或m r i 照片同步地显示在屏幕上，外科医生能更加准确的发现和处理病灶，避免 第一章绪论 健康组织受到损伤“。 手术导航系统通过对术前扫描图像和病人实际空间的配准，建立病人和图像之间变换关 系，手术中通过空间定位系统跟踪手术器械在空间的位置，在监视器上显示对应的图像信息。 在1 9 9 3 年，g a l l a w a y 【】等人通过i 刮定在病人头部的头架来实现手术系统的定位，建立起立 体定向手术系统( s t e r e o t a c t i cs u 昭e r ys y s t e m ) ，基于头架定位的特点是精度比较高，但是设备 比较笨重，病人比较痛苦，也会影响手术野，妨碍医生的操作。目前，有框架立体定向手术 系统仍广泛应用于神经外科的微创手术，完成如穿刺、高频电极治疗、定向放疗等需要高定 位精度的微创手术。在1 9 9 8 年，g m i m s o n 【j ”等人通过无框架立体定位系统，实现了手术导 航系统( s u 喀e qn a v g a t i o ns y s t e m ) 的配准和跟踪。术前图像和病人空间的配准是无框架立 体定位手术导航系统的关键，通常是通过在病人的皮肤组织上贴上标记( m a r k e r ) 米建立这 种映射关系的，但这种方法的精度相对丁立体定向系统比较差。通过基于表面配准的方法来 实现病人和术前图像的配准，可以达到比较高的精度，不过配准过程比较复杂，r y a n i j 刈通 过在表面拾取大量的点依照最小能量法则实现配准。视频校准( v i d e oa l i g m e n t ) ”叫和光 栅扫描( 1 a s e rs c a n n j n g ) “”也可用丁实现空间的配准。 图i 3 ( 1 ) 有框架定位系统( 2 ) 光栅扫描 ( 3 ) 视频和术前数据叠加口2 c t 和m r i 等成像技术为三维医学图像提供了数据源。随着成像技术的发展，f m r i 、 p e t 等成像设备的出现为医生提供内容更加丰富的信息，如大脑皮层的功能区定位，让医生 可以设计损伤尽可能小的手术方案。面对越来越复杂的手术，传统的单一模态图像提供的信 息已不能满足医生的需求，多模态图像配准技术被引入手术导航系统中。在神经外科手术中， c t 、m r i 、m r a 、p e t 图像之间的配准具有十分广泛的应用前景口3 1 “。还有一些科研机 构通过研究标准数字化脑图谱集“，与病人的扫描图像配准，在制定手术计划的时候，为 医生提供更加详细的组织信息，以便设计出更合理的手术方案。 在手术导航系统中，由于导航用的图像是手术前扫描获得的，在手术的时候，由于开颅、 组织切割或一些脱水剂的使用，脑部组织会发生形变和偏移，如何纠正术中的组织形变和移 位一直是导航系统研究的一个热点。通过术中获取的图像来校正脑组织的形变和移位，是最 有希望的方法。常用的术中图像数据有x 线透视图像和超声图像。x 线透视图像通常用在 骨科手术中。超声广泛使用在腹腔检查中，现已有人把它应用到神经外科手术导航定位中 【2 9 】。近来随着术中成像技术的发展，开放式c t 【3 0 】、m r i 嘲川等成像设备也逐步应用于手 术过程，通过在手术中实时获取的图像，更新术前扫描的图像数据，实现更精确的导航。 国外对于手术导航系统的研究起步比较早，有很多科研机构从事这方面的研究和开发_ f = 作，如e t h m a y o ，m o n l r e a i ，s p l ，s h a d y s i d e ，i n r | a ，g e 等1 2 列陋盯j ，并且已经开发出一些 优秀的已应用于临床的手术导航系统，也已引进到国内的医院，如：m e d t r o n i c 公司的 s t e a l t h s t a t i o n 神经外科手术导航系统，b r a i l l l a b 公司的3 dv e c t o r v i s l o n 导航系统，s u 瞪i c a l n a v i g “o nt e c h n o l o 鲥e s 公司的l d m a n ( 导航系统等。 国内对于手术导航系统的研究起步比较晚，一些科研生产机构( 如北京航空航天大学、 东南大学、上海复旦大学和安科公司等) 在这方面的研究进展较快，安科公司在1 9 9 9 推出了 东南大学硕士学位论文 第一台国产手术导航系统【i “。由于国内生活水平的不断提高，人们对于手术导航的需求也 逐步增大，当前国内医院使用的大多是国外导航系统，尽管它们在性能稳定性方面比较好， 但是价格十分昂贵，极大地限制了使用范围。发展具有我国自主知识产权的手术导航系统， 无论在发展我们民族产业方面，还是提高导航系统的临床普及率方面都是一件十分有意义的 事。 我们在过去研究成果的基础上研发了一套神经外科手术导航系统。系统在术前对输入图 像进行三维重建，提取表面和病灶组织，通过三维可视化平台，帮助医生制定手术路径和设 计手术方案，进行手术模拟。系统通过n d i 公司的光学红外定位系统对空间目标位置采样， 实时跟踪手术器械位置、姿态，实现手术导航。我们的系统在临床测试中，表现出优于国外 同类产品的精度指标，己顺利完成了六例手术。 1 3 计算机辅助手术导航系统的关键技术 手术导航系统涉及以下几项关键技术：手术计划和三维显示技术、空间定位技术和图像 配准。 1 3 1 手术计划和三维显示技术 在传统的手术中，医生是在自己的大脑中设计手术方案，进行手术模拟，以粗略的方式 记录或表述，然后根据大脑中保留的印象进行手术。这种手术方案质量的高低，往往依赖于 医生个体的外科临床经验与技能，手术小组的每一位成员很难准确理解手术方案制订人员的 手术方案构思。用计算机代替医生进行手术方案的三维设计不仅比较客观、定量，且可成为 手术小组成员研究交流的平台。计划系统可以在虚拟的空间( v i r t u a is p a c e ) 中进行三维手术模 拟，有利于制订出较为完善的手术方案，并可以在手术过程中对比手术模拟过程”。 图l ，4 导航系统中的断层和三维图像 手术方案设计中涉及较多的图像处理问题，包括三维重建，图像分割，图像配准和图像 融合。三维重建完成对切片图像的插值，得到各向同性( 同分辨率) 的体数据。图像分割主 第一章绪论 要完成各种组织的提取，如骨组织，软组织病灶的提取等，通过分割，我们可以得到不同功 能组织的结构和空间位置。图像融合是指把不同模态的图像叠加在一起，为医生提供更加丰 富的信息，如c t 图像能够清晰的显示骨组织信息，m 刚图像能够更好地显示软组织信息， f m r i 和p e t 能显示一些功能区的信息，通过这些图像的融合显示，医生在制定手术计划的 时候，能够避免一些关键的功能区和组织的损伤，设计最佳的手术路径，减少手术的创伤。 图像配准是图像融合的前提，它实现各种图像坐标系统的映射。通过三维可视化平台为用户 显示各个组织的三维形态和空间位置，为医生手术计划的制订提供直观的三维信息。 1 3 2 空间定位技术 手术导航系统利用空间定位技术建立手术场景、病人和术前图像的映射关系，根据传感 器的不同，可将空间定位方法分为：机械臂式定位法、超声波定位法、电磁式定位法和光学 定位法【3 9 】【4 0 】。 机械臂式空间定位方法是无框架定位装置的最初想法，它源于工业机器人的设计。该空 间定位器由6 个自由度的被动机械臂构成，每个关节处有电位器构成的编码器，被动臂末端 ( 或连接的工具) 的位置和姿态可以通过机械臂的几何模型与编码器的输出值实时计算出 来。机械臂定位器空间定位精度很高，通常可以达到毫米以内，但它比较笨重，安装麻烦， 另外，由于它需要接触患者，存在设备的消毒问题。 超声测量属于非接触式测量( 相对于机械式空间定位器) ，是一种简单而廉价的技术。它 基于超声波传播时间的测量，可探测多点或多刚体的位置，对手术区域无阻碍，但存在光路 遮挡的问题，温度、湿度、气流以及发射器的尺寸是影响精度的主要因素。虽然在理论上可 以达到亚毫米精度，但实际中很难实现，一般认为是几种定位方式中精度最低的一种，因此 这种定位方式已经基本上被淘汰。 电磁定位器包含3 个磁场发生器，每个磁场发生器线圈定义一个空间方向，探测器线圈 检测通过空气或软组织的低频磁场，由发生器的相对位置关系可以确定探测器的空间位置， 从而对目标进行定位。由于它的造价低，探测器与发生器之间没有光路问题，尤其适合目标 点位于病人体内时的定位要求，如穿刺针、介入导管的定位等。但手术区域中的铁磁性材料 会干扰定位磁场，导致定位精度的降低。 光学定位方法是目前在导航系统中应用最多的定位方式，它的定位精度较高( 仅次于机 械臂方式) 。它采用摄像机观察目标，然后应用双眼视觉原理重建出目标的空间位置。根据 被观察目标是否主动发射光线，可将其分为主动式与被动式两种。光学定位器是目前定位系 统研究的热点，特别是被动式光学定位器是导航系统中空间定位方法的主流【l7 i 。 1 3 3 配准技术 图像配准是导航系统中至关重要的步骤，按应用的不同阶段可分为术前配准和术中配 准。 术前配准是指对术前获取的不同模态图像( c t m r i p e t 等) 或不同时刻图像( 历史图 像与当前图像) 的配准。许多情况下，单一模态图像c t 或m r i 提供的信息已不能满足临床 需求，需要引入多种模态的图像，如f m r i 、p e t 、敞a 等图像，为了便于掌握病灶的发展情 况，也会引入历史检查图像数据，这些图像分别建立在不同的坐标系中，通过图像配准技术， 将它们变换到统一坐标系下，再应用图像融合技术，为用户提供多维信息的图像，提高了手 术的准确性孓2 6 j 。 术前扫描的图像数据为了能被用来实时引导手术，必须和手术中的病人进行配准，即实 5 东南大学硕士学位论文 现图像坐标系与病人坐标系的配准，这样，三维离散图像坐标系上的体素特性，能直接和手 术空间中病人坐标系上的相关位置建立对应关系。术中配准一般可以分成两个步骤，第一步 把在医学图像坐标系和在病人坐标系上的对应点和表面特征分别标示出来，第二步利用以上 这些信息计算出映射图像坐标系和病人坐标系的变换矩阵。 1 4 论文内容及章节安排 本文主要工作是计算机辅助手术导航系统相关技术的研究和临床应用系统的研发，包括 对计算机辅助手术导航系统临床需求分析，主要图像处理和重建技术的研究，以及计算机辅 助手术导航系统整体软件的设计、编码和测试等工作。 论文共分为五章，各章节安排如下： 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 绪论：主要介绍计算机辅助手术导航系统的原理，导航系统的发展和研究 现状，以及导航系统的相关技术及应用。 体数据处理与可视化：主要内容是导航系统中的数据预处理和可视化技术。 在体数据处理部分，详细地讨论了体数据重建、组织体积分割、组织表面 重建和表面简化等技术：在可视化部分，介绍了s c e n e g r a p h 三维显示平台 和导航系统三维可视化的实现方法以及导航系统中用户交互技术等。 图像配准：研究了导航系统中的配准技术，重点讨论基于互信息的多模态 图像配准方法和基于外部标记点的空间配准方法。 计算机辅助手术导航系统的研发：详细介绍了计算机辅助手术导航系统的 几个主要部分，包括系统的结构框架设计、功能模块划分以及它们之间的 关系，最后给出了系统的精度测试结果。 总结和展望：总结论文的研究工作并提出了今后的研究方向。 6 第一章绪论 参考文献 1 】a d 帅sl ，e t a l i e e ec o m p u t e rg r a p h i c sa p p l i c a t i o n s1 9 9 0 ；l ： 4 3 5 l ： 【2 】r h t a y i o r ，s l a v a l l e e ，gc b u r d e a ，e ta 1 c o m p u t e ri n t e r g r a t e ds u 唱e w c 锄b r i d g e ，m a m i tp r e s s 1 9 9 5 【3 l a d a m s ，wk 叫b u s ，d m e y e 卜e b r e c h te ta 1 c o m p u t e 卜a s s i s t e ds u 唱e 叮i e e ec o m p u t e r g r a p h i c sa n da p p l i c a t i o n ，10 ( 3 ) ：4 3 - 5l ，l9 9 0 4 】费保蔚计算机辅助外科手术( c as ) 及其立体定位方法国外医学生物医学工程分册， 1 9 9 7 ，2 0 ( 4 ) ： 5 】秦斌杰计算机辅助手术中三维多模医学图像配准及实时体视化的研究上海交通大学 博士论文。 6 j o h nw h a l l e r ，t i m o t l l yc r y k e n ，t h o m 2 l sa g a l l a g h e r ，m i c h a e lw v a n n i e r i n 舶s t r u c t u r e f o ri m a g eg u i d e ds u r g e 巧 7 】郝颖明外科手术计算机辅助导航技术生物医学工程学杂志2 0 0 4 ：2 1 ( 2 ) ：3 0 6 3 1 0 ： 8 】杜固宏，周良辅神经导航在神经外科手术的应用c h i njc l i nn e u r o s u r g ，m a y2 0 0 0 ， v 0 1 5 n o 2 9 y i ：j ol ，j o h nk e t a l _ n e u r o s u r g i c a ln a v i g a t i o ns y s t e m a n n u a li n t e m a t i o n a lc o n f e r e n c eo f i e e ee n g i n e e r i n gi nm e d i c i n ea n db i o l o g y ，l9 9l ；l3 ( 3 ) ：117 5 【l0 r o b i n s o nj r ，g o m n o sj g ，s p e t l e rr f s k u ub 雒et u m o r s ：ac r i t i c a la p p r a i s a la n dl c i n i c a l s e r i e se m p l o y i n gi m a g eg u i d a n c e n e u r o s u 唱e c l i nn o r t ha m ，19 9 6 ，7 ：2 9 7 - 3l l 11 m c d e n n o t tm w ，g u t i nph i m a g e g u i d e ds u 唱e f o rs k u l lb a s en e o p l a s m su s i n gt h ei s g v i e w i n gw a n d ：a n a t o m i ca n dt e c l l ：i l i c a lc o n s i d e r a t i o n n e u r o s u 唱e 叫c l i nn o n ha m ， l9 9 6 ，7 ：2 8 5 2 9 5 【l2 】p a u l eb ，j e a nd ，j a c q u e s d eg e ta 1 ap o i n t s - t o s u r f a c e sm a t c h i n gt e c h n i q u ef o rt h e a p p l i c a t i o no fa u g m e n t e dr e a l i 妙d u r i n gs p i n es u 唱e 叫i m e m a t i o n a lc o n f e r e n c eo fi e e eo n e m b s 1 9 9 5 【l3 r a d e m a c h e rk ，s t a u d t eh w ，r a ug c o m p u t e ra s s i s t e dm a t c h i n go fp l a i l n i n ga n d e x e c u t i o n i no r t h o p e d i cs u 玛e d r i n t e m a t i o n a lc o n f e r e n c eo fi e e eo ne m b s 19 9 3 ；9 4 6 1 4 】r h t a y i o re ta 1 ，“a ni m a g e d i r e c t e dr o b o t i cs y s t e mf o rp r e c i s eo r t h o p e d i csu 1 苫e 巧， i e e et r a n s r o b o t i c sa n da m o m a t i o n ，v 0 1 1 0 ，n o 3 ，1 9 9 4 ，p p 2 6 l 2 7 5 15 】r o b e n sd w ，s t e o h b e h l lj w ，h a t c hj f ，e ta 1 a 疔锄e l e s ss t e r e o t a ) ( i ci n t e g r a t i o no f c o m p u t e r j z e dt o m o g r a p h i ci m a g i n ga n dt h eo p e r a t i n gm i c r o s c 叩e jn e u r o s u 唱1 9 8 6 ：6 5 ：5 4 6 5 4 9 ； 【1 6 】周振环陈思平陶笃纯手术导航的新进展和应用前景中国医疗器械信息2 0 0 2 ，8 ( 3 ) 17 】g a l l o w a y ，r 19 9 3 s t e r e o t a c t i cf - m m es y s t e m sa n di n t r a o p e r a t i v el o c a l i z a t i o nd e v i c e s i n m a c i u n a s ，r ，e d i t o r i n t e r a c t i v ei m a g e - g u i d e dn e u m s u r g e 叫a m e r i c a l l a s s o c i a t i o nn e u r o l o g i c a l 7 东南大学硕士学位论文 s u 唱e o n s 【18 】g r i m s o n ，w ，l e v e n t o n ，m ，e t t i n g e r ，g ，c h a b r e r i e ，a ，o z l e n ，f ，n a k a j i m a ，s ，a t s u m i ，h ， k i k i n i s ，r ，a n db l a c k ，p 19 9 8 c l i n i c a le x p e r i e n c ew i t l lah i g hp r e c i s i o ni m a g e - g u i d e d n e u r o u s u r g e 拶s y s t e m 【19 r y a n ，m ，e r i c k s o n ，r ，l e v i n ，d ，p e l i z z a r i ，c ，m a c d o n a l d ，r ，d o h m a n n ，g 1 9 9 6 f r a m e l e s ss t e r e o t a x yw i t hr e a l t i m et r a c k i n go fp a t i e n th e a dm o v e m e n ta n dr e t r o s p e c t i v e p a t i e n t i m a g er e g i s t r a t i o n j o u m a lo f n e u r o s u 唱e 叫，8 5 ：2 8 7 2 9 2 2 0 】c o l c h e s t e r ，a ，z h a o ，j ，h o l t o n t a i n t e r ，k ，h e i l r i ，c ，m a i t l a n d ，n ，r o b e n s ，p ，h a r r i s ，c ， a n de v a n s ，r 19 9 6 d e v e l o p m e ma n dp r e l i m i n a 叫e v a l u a t i o no fv i s l a n ，as u r g i c a lp l a n n i n ga n d g u i d a n c es y s t e mu s i n gi n t r a o p e r a t i v ev i d e oi m a g i n g m e d i c a li m a g ea n a l y s i s ，l91 ：7 3 - 9 0 21 】g r i m s o n ，w ，e t t i n g e r ，g ，w h i t e ，s ，l o z a n o - p e r e z ，t ，i i i ，w w ，a n dk i k i n i s ，r 19 9 6 b a n a u t o m a t i cr e g i s t r a t i o nm e t h o df o rf 胁e l e s ss t e r e o 切x y ，i m a g eg u i d e ds u 唱e 叮，a j l de n h a n c e d r e a l i t yv i s u a l i z a t i o n i e e et m n s a c t i o n so nm e d i c a l i m a g i n g ，l5 ( 2 ) 【2 2 】d a v i dt g e r i n g as y s t e mf o rs u r g i c a lp l a m i n ga n dg u i d a n c eu s i n gi m a g ef u s i o na n d i n t e r v e n t i o n a lm r m a s t e rt h e s i s ，m i t ，l9 9 9 。 2 3 h u a m e ic h e n ，p m m o dk v a r s h n e y m u t u a li n f o m a t i o n b a s e dc t - m r b r a i ni m a g e r e g i s t r a t i o nu s i n gg e n e r a l i z e dp a r t i a lv o l u m ej o i n th i s t o g r a me s t i m a t i o n i e e e t r a n s a c t i o n so nm e d i c a li m a g i n g ，v o l2 2 ，n o9 ，s e p t e m b e r2 0 0 3 2 4 d a v i dm a t t e s ，d a v i dr h a y n o r ，h u b e nv e s s e l l e ，t h o m a sk l e w e l l e n ，w i l l i a me u b a n k p e t - c ti m a g er e g i s t r a t i o ni nt h ec h e s tu s i n gf r e e - f o md e f o m a t i o n s i e e et r a n s a c t i o n s o nm e d i c a li m a g i n g ，v o l 2 2 ，n 0l ，j a n u a r y2 0 0 3 【2 5 】周振环刘兴东图像融合在手术导航中的应用研究计算机工程与应用，2 0 0 4 ( 3 1 ) 2 6 】陈晓燕互信息配准方法在医学图像配准系统中的应用东南大学2 0 0 3 年硕士学位论 文。 2 7 】a c e v a n s ，w d a i ，l c o l l i n s ，p n e e l i n ga j l ds m a r e t t w a r p i n go fac o m p u t e r i z e d3 一d a t l a st om a t c hb r a i ni m a g ev o l u m e sf o rq u a n t i t a t i v en e u r o a n a t o m i c a la n df u n c t i o n a la n a l y s i s s p i e p r o c ，i m a g ep r o c e s s i n g ，v o l u m e1 4 4 5 ，p 2 3 6 2 4 6 ，1 9 9 1 【2 8 a u e r u l t r a l s o u n di nn e u r o s u 唱e 巧s p r i n g e r 2 9 】b u c h o l t z ，r ，y a h ，d ，t r o b a u 曲，j ，m c d u m o n t ，l ，s t u 咖，c ，b a u m a l l i l ，c ，h e n d e r s o n ，j ， l e v y ，a ，a n dk e s s m a n ，p 19 9 7 t h ec o l l r e c t i o no fs t e r e o t a c t i ci n a c c u r a c yc a u s e db yb m i ns h i n u s i n ga ni n t e