《基於電磁跟蹤的神經介入手術圖像導航關鍵技術研究》是依託哈爾濱工業大學，由高文朋擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於電磁跟蹤的神經介入手術圖像導航關鍵技術研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：高文朋
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
神經介入手術作為一種腦血管疾病微創治療手段有廣闊發展前景。但是，術中需要使用數字減影血管造影（DSA）確定手術導管相對血管的位置，需向患者注射造影劑。DSA對醫生和患者產生X射線輻射危害，造影劑會引起相關併發症。本課題擬採用電磁定位技術代替DSA進行手術導管的定位，研究基於電磁跟蹤的神經介入手術圖像導航關鍵技術，主要包括血管骨架的自動提取方法研究，用於空間配準及導管路徑規劃；磁共振血管造影圖像（MRA）中血管的自動分割方法研究，用於構建患者個體血管三維模型；空間配準方法研究，建立磁場坐標系、患者坐標系和MRA圖像坐標系之間的關係。通過相關研究開發圖像導航軟體實時描述手術導管端部在血管中的運動。該導航具有實時性，而且不受術中病人移動影響，同時可以減少X射線對醫生和病人的輻射危害，降低造影劑併發症發生的幾率。該導航對於提高手術效率和效果具有重要作用，對於推動我國神經介入手術發展具有重要意義。
結題摘要
神經介入手術作為一種腦血管疾病微創治療手段具有廣闊的套用前景，但是術中的X射線輻射給醫生和患者帶來危害，而缺少三維立體圖像引導則增加醫生術中認知負擔。本項目開展了基於電磁跟蹤的神經介入手術圖像導航關鍵技術研究，包括（1）血管中心線提取，提出一種基於距離場的主動輪廓模型方法提取血管中心線，該方法以可以有效保證血管中心線拓撲結構一致性，避免邊界噪聲干擾引起的冗餘分支，提取的血管路徑可用於導管路徑規劃及後續空間配準；（2）MRA圖像中血管自動分割，提出一種血管中心線引導的MRA圖像血管自動分割方法，分割準確度可達到90%以上，為圖像導航提供血管模型；（3）空間配準，提出一種基於血管中心線和導管路徑的動態空間配準方法，該方法可以避免傳統基於體外標記物的配準方法精度容易受到標記物移動影響，配準精度可達到2.72±0.03mm。（4）開發具有人機互動的可穿戴式血管介入手術三維立體圖像導航軟體及裝置，使醫生通過佩戴三維立體眼鏡觀察導管在血管中運動的立體場景，同時通過頭部運動即可控制觀察角度，降低術中醫生認知負擔。此外，項目組還開展了其它關鍵技術研究，包括：（1）軟組織物理建模，提出一種各向異性非線性質點彈簧模型，體外模型試驗結果表明該模型模擬軟組織形變在接觸點處誤差在2mm範圍以內，可用於神經介入手術訓練模擬；（2）研製一種六自由度微型力感測器，該感測器外徑為10mm，最大力和扭矩檢測範圍為10N和160N•mm，力檢測精度在，x, y和z軸方向分別為0.12 N，0.12N和0.50 N，軸向扭矩檢測精度為7 N•mm，可用於檢測導管操作過程中醫生手部力感知，對於量化醫生手術經驗，指導新醫生手術具有重要意義。本項目研究成果可以有效降低神經介入手術過程中的X射線輻射，降低醫生術中認知負擔，對於提高神經介入手術的效率和效果具有重要意義。
