一種利用斷層圖像獲取靶點在立體定向儀內的坐標的方法，步驟如下：（1）在斷層圖像中選用兩幅定位板上的“N”形金屬線的6個標記點全部可見的斷層圖像，測量出上述標記點的坐標參數；（2）根據斷層圖像上的標記點在圖像坐標系內的坐標，建立立體定向儀框架的Y-Z平面、X-Z平面和X-Y平面在圖像坐標系中的方程；（3）在斷層圖像上選擇靶點，獲得其圖像坐標系內的三維坐標參數，計算該點到框架的Y-Z平面、X-Z平面和X-Y平面的距離，上述距離的數值即為該靶點在立體定向儀框架坐標系內的X、Y、Z坐標。此方法降低了立體定向儀框架安裝的難度，從而降低了立體定向手術的難度，尤其適用于顱內“不可見”靶點的坐標定位。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種，可應用于混合型立體定向儀的祀點坐標的確定，尤其適用于Leksell及其同類的立體定向儀。
技術介紹
傳統的立體定向神經外科技術，使用機械式的立體定向儀，立體定向儀的框架在MRI或CT掃描時固定在患者頭上，通過對MRI或CT的圖像的測量和計算，確定手術靶點的坐標，指導進行手術。顱內的病灶如果在MRI或CT圖像可以顯示的，稱為“可見靶點”，如果受機器的分辨能力限制不能顯示的，稱為“不可見靶點”。立體定向儀的框架兩側定位板上各有一個“N”形的金屬線(CT定位用金屬線、MRI定位用硫酸鎂或脂類等可顯影材料)，在框架完成安裝的狀態下，以病人頭顱的右后上頂點為坐標原點，向前為Y軸，向左為X軸，向下為Z軸。定向儀的刻度也是從原點開始的。左右兩個N形金屬線共8個頂點構成的長方體中心與框架中心(通常其框架坐標為(100，100，100))重合。在斷層掃描時將切割“N”形的金屬線，在斷層圖像上形成標記點。傳統靶點坐標可采用手工計算，要求MRI或CT圖像坐標系統與立體定向儀框架坐標系統必須正交。這樣，耦合在框架兩側定位板上的“N”形金屬線在斷層掃描時將顯示6個標記點，其中位于角上的四個頂點連成一個長方形，長方形的中心，也處于框架中心的縱軸上(100，100，z );可見靶點的X、Y值可在圖像上利用其與中心點的關系計算出來，Z值由側面的其余兩點進行計算得到。實際應用中，如果MRI或CT圖像坐標系統與立體定向儀框架坐標系統處于非正交狀態，就無 法計算靶點坐標。有些手術(如:帕金森病的功能性手術)靶點在斷層圖像上“不可見”，需依其生理狀態下的解剖坐標進行推算。為減少定位誤差，安裝框架時，要求框架平面與大腦的AC-PC平面平行，這樣可以獲得理想的斷層圖像序列。但必須依賴醫生的經驗和操作技巧完成，可靠性較低，通常會有5-10度的誤差。使用“手術計劃系統”軟件，利用圖像重建技術獲取AC-PC平面，在一定程度上能彌補上述不足。但重建的效果，受掃描層厚偏大(MRI通常為3_)、分辨率偏低(CT圖像對基底節的細微結構顯示不清)，三維重建算法的影響，重建所獲的AC-PC平面存在信息丟失或誤差的問題。
技術實現思路
本專利技術旨在提出一種，在MRI或CT圖像坐標系統與框架坐標系統非正交的情況下，也能完成靶點定位計算，獲得靶點在立體定向儀框架坐標系統中的坐標。這種包括以下步驟:( I)應用電腦在斷層圖像中選用兩幅斷層圖像，此兩幅斷層圖像上，立體定向儀兩側的定位板上的“N”形金屬線的6個標記點全部可見，在斷層圖像上測量出上述標記點的坐標參數；(2)根據斷層圖像上的標記點在圖像坐標系內的坐標，建立立體定向儀框架的Y-Z平面、X-Z平面和X-Y平面在圖像坐標系中的方程；(3)在斷層圖像上選擇靶點，獲得其圖像坐標系內的三維坐標參數，在圖像坐標系內計算該點到框架的Y-Z平面、X-Z平面和X-Y平面的距離，上述距離的數值即為該靶點在立體定向儀框架坐標系內的X、Y、Z坐標。這種由于采用在圖像坐標系中，求出立體定向儀框架的三個坐標平面(Y-Z平面，X-Z平面，X-Y平面)的方程，再利用點到平面的距離公式把靶點到這三個坐標平面的距離計算出來的方法，因而降低了立體定向儀框架安裝的難度；在定位顱內“不可見”靶點時，可通過調整掃描平面傾角，獲得理想的斷層圖像序列，從而降低了立體定向手術的難度，尤其適用于顱內“不可見”靶點的坐標定位。附圖說明圖1為立體定向儀框架安裝和斷層掃描的示意圖；圖2為框架上的“N”形金屬線與斷層的關系示意圖；圖3為一幅斷層圖片的示意圖；圖4為右側定位板的“N”形金屬線端點計算的原理圖；圖5為本專利技術的方法的流程圖。具體實施例方式如圖1所示，立體定向儀的框架兩側的定位板1、2上各有一條“N”形的金屬線3(CT定位用金屬線、MRI定位用硫酸鎂等顯影材料)。在框架完成安裝的狀態下，框架坐標的原點位于病人頭顱4的右后上處，該點對應于“N”形金屬線的頂點0，定向儀的刻度也是從此原點開始的。立體定向儀的坐標方向如圖中7所示，向前為Y軸，向左為X軸，向下為Z軸，進行斷層掃描時的斷層位置如圖中的6、7所示。斷層圖像的坐標方向如圖1中8所示，斷層圖像上向左為X，向前為y，z為與斷層垂直的向下方向。如圖2所示，左右兩個N形金屬線共8個頂點O、R、Of、P、G、U、V、W，構成的長方體中心與框架中心(坐標:100，100，100)重合。在斷層掃描時，切割“N”形的金屬線，其中一個斷層圖像上形成標記點如圖3中的札、M2、M3、S1^ S2 > S3O如圖5所示，這種包括以下步驟:( I)應用電腦在斷層圖像中選用兩幅斷層圖像，此兩幅斷層圖像上，立體定向儀兩側的定位板上的“N”形金屬線的6個標記點全部可見，例如，圖1中的斷層5和6 (雙點劃線所示)，得到的圖像如圖3所示，圖中斷層與定位板的交線用單點劃線表示。在斷層圖像上測量出上述標記點的在圖像坐 標系內的坐標參數。(2)根據斷層圖像上的標記點在圖像坐標系內的坐標，建立立體定向儀框架的Y-Z平面、X-Z平面和X-Y平面在圖像坐標系中的方程。按照立體幾何的原理，三點決定一個平面。若平面內的三個點的坐標為:A (X1, Y1, Z1), B (x2, y2, z2), C (x3, y3, z3),該平面方程為:ax+by+cz+d=0 貝丨J:a=y1z2-y1z3-y2z1+y2z3+y3z1~y3z2b=-x1z2+x1z3+x2z1-x2z3-x3z1+x3z2c=x1y2-x1y3-x2y1+x2y3+x3y1-x3y2d=-x1y2z3+x1y3z2+x2y1z3-x2y3z1~x3y1z2+x3y2z1從三點的坐標求出系數a、b、c、d的值，也就得到了此平面的方程。按上述方法，如圖2所示，Y-Z平面在圖像坐標系中的方程可用所述的兩幅斷層圖像上右側的四個頂點Mp M3、％、N3及M2、N2共六個點中的三個點的坐標來建立；X-Z平面在圖像坐標系中的方程可用所述的兩幅斷層圖上的下側的四個頂點Mp N1, Sp Q1中的三個點的坐標來建立；X-Y平面在圖像坐標系中的方程可由位于X-Y平面內的四個“N”形金屬線的端點0、0f、G、V)中的三個端點的圖像坐標系坐標來建立。上述“N”形金屬線的端點的坐標可根據所述的兩幅斷層圖中部的標記點與四角的標記點的圖像坐標系坐標計算出來。其計算方法如下:如圖4所示，右側定位板的“ N”形金屬線上，M1、M2、M3、N1、N2、N3六個點在圖像坐標系的坐標可直接測量。利用空間兩點距離，點到直線距離，可算出各點之間的線段的長度。設定M1M2=Hi,N1N2=Ii,M1M3=N1N3=I`,M1M3與N1N3平行線間的距離為LM1N1與M3N3平行線間距為定向儀的固定參數，設為D，OM1的長度設為i，經計算可得:i=m.h.I/(n_m).D由于M1 (X11Y11Z1)jN1 (x2, y2, Z2)在圖像坐標系的坐標可直接測出(其中Zp2為各自斷層的床位值)。推算“N”定位板右后頂點(O)的三維坐標:X0=X1+!.(X1-X2) / [ (X1-X2)2+ (Y1-Y2)2+ (Z1-Z2)2]1/2y0=yi+i.(Y1I2)ZT(X1-X2) My1I2) 2+本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種利用斷層圖像獲取靶點在立體定向儀內的坐標的方法，其特征是包括以下步驟：（1）應用電腦在斷層圖像中選用兩幅斷層圖像，此兩幅斷層圖像上，立體定向儀兩側的定位板上的“N”形金屬線的6個標記點全部可見，在斷層圖像上測量出上述標記點的坐標參數；（2）根據斷層圖像上的標記點在圖像坐標系內的坐標，建立立體定向儀框架的Y?Z平面、X?Z平面和X?Y平面在圖像坐標系中的方程；（3）在斷層圖像上選擇靶點，獲得其圖像坐標系內的三維坐標參數，在圖像坐標系內計算該點到框架的Y?Z平面、X?Z平面和X?Y平面的距離，上述距離的數值即為該靶點在立體定向儀框架坐標系內的X、Y、Z坐標。
【技術特征摘要】
1.一種利用斷層圖像獲取靶點在立體定向儀內的坐標的方法，其特征是包括以下步驟: (1)應用電腦在斷層圖像中選用兩幅斷層圖像，此兩幅斷層圖像上，立體定向儀兩側的定位板上的“N”形金屬線的6個標記點全部可見，在斷層圖像上測量出上述標記點的坐標參數； (2)根據斷層圖像上的標記點在圖像坐標系內的坐標，建立立體定向儀框架的Y-Z平面、X-Z平面和X-Y平面在圖像坐標系中的方程； (3)在斷層圖像上選擇靶點，獲得其圖像坐標系內的三維坐標參數，在圖像坐標系內計算該點到框架的Y-Z平面、X-Z平面和X-Y平面的距離，上述距離的數值即為該靶點在立體定向儀框架坐標系內的X 、Y、Z坐標。2.按權利要求1所述的用斷...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張建民，劉鳳強，傅偉明，蘇英，
申請(專利權)人：浙江大學醫學院附屬第二醫院，
類型：發明
國別省市：
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