计算机辅助外科手术计划和模拟原理和方法.pdf
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器蝴表1995112(3)·271~276
计算机辅助外科手术计划和模拟 ：
I． 原理和方法
郑国焱 综述
(第一军压土学 圈亲赴 奎军重点实验室 ．广州 510515)
、 内窖摘要 本文主要报道计算机三维重建厦图像处理技术在外科手术中的作用．交互可视cT扫
描得到的三维数据可进行三维定量分析及外科手术计划和模拟 ．我们描绘了计算机辅助外科手术计划
中处理和显示三维数据所需要的技术 ，给出了应用的例子，讨论了计算机辅助外科手术计划和模拟辑叶
研究的途径．
关键调 苎塑 ±王 三苎曼墓窆兰亘塑 ，厚 望
越多的外科医生意识刊 ，这些成像技术不但能
1 引 言 ：研究的领域
用于疾病的诊断及解剖结构的参照，而且还能
技术发展到今天，一方面越来越多的成熟 在术前的外科手术进程中用来建立一个准确的
的工程技术被用于临床 ．另一方面大部分外科 三维坐标系、进行准确的定位和显示真实感的
医生仍象过去那样 ，主要依靠手 、眼坐标系来进 立体图像 。
行各种复杂的手术 。由于可见光并不能穿透人
2 材料和方法
体组织，外科医生的视觉也只能停留在人体暴
露的表面，这也决定了外科医生制定手术计划 2．1 开展计算机辅助外科手术计划和模拟需
只能依靠经验进行 。同时．由于缺乏对正常组织 要下列条件
和异常组织的定量描述，限制了术前度划的程 2．1．1 手术小组 成员包括有影像诊断医生、
度 。这样 ，外科手术小组常需要对手术过程中碰 外科医生、计算机操作人员、计算机工程人员。
到的意料不到的问题进行评价、分析并做 出决 影像诊断医生负责确定府变的性质及部位，并
策，从而使手术以被动及经验方式进行，增加了 告诉外科医生；外科医生负责进行手术进程制
手术时间和难度 。 定，在需要计算机辅助计划和模拟时．他必须把
然而 ．外科医生的视觉可利用 MRI、XCT、 需求告诉计算机操作人员 ；计算机操作人员主
PET等成像技术来拓展。这些成像技术可穿透 要根据医生要求进行相应的操作 {计算机工程
人体表面 ，并给出人 的序列断层 图像 。利用计 人员负责计算机软、硬件的维护．
算机重建及图像处理技术，在交互的图形工作 2．1．2 成像设备 cT、MRI、DSA等 。
站上．这些图像可用来进行术前的度划和模拟， 2．1．3 精确 的定位装置 头部的定位头环 。
也可用在术中进行导航 。 2．1．4 交互图形I作站 要求具有高速计算
综合近二十年来在 XCT、MRI、棱医学成 能力和图形显示能力 。
像、图像处理及现代治疗技术 (如立体定向和显 2．1．S 三维可视化软件 。
维外科、放射外科和放射治疗)的进展，已经大 2．2 方法包括 以下几个步骤
大改变了制定治疗肿瘤计划的方法。现在，越来 2．2．1 图像采样 在病人戴上定位装置后 ，利
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生 物 医 学 工 程 学 杂 志 第 l2卷
用 CT进行断层扫描 的一序列二维 图像 ，为 了 系都是相对于世界坐标系而言的，并通过世界
满足外科手术计划中定位、测量及
