经鼻入路神经外科手术的虚拟内窥镜关键技术研究

摘要

随着计算机技术越来越多地应用于医学领域，医学诊断和治疗的水平得到了很大的提高。其中，虚拟内窥镜技术是将虚拟现实技术应用于现代医学，利用医学影像数据，结合计算机图形学、图像处理、可视化等技术模拟空腔器官内部表面的形态，具有非侵入性、完全无接触、无创、安全等优点。将虚拟内窥镜用于神经外科手术，可以在经鼻入路颅底手术中与光纤维内窥镜相配合，精确定位病变、肿瘤和周围重要解剖结构的位置及其相互关系。因此，虚拟内窥镜技术在神经外科手术中具有较高的临床应用价值。
　　本文主要研究了将虚拟内窥镜应用于经鼻入路神经外科手术的关键技术，提出了虚拟内窥镜系统的解决方案，基于此方案实现的虚拟内窥镜能够在颅底手术中清晰显示解剖结构。具体内容如下:
　　研究了虚拟内窥镜的关键技术之一——体绘制技术，将RayCasting算法用于虚拟内窥镜的可视化，可清晰地显示颅底表面及表面以下信息。
　　改进了半透明绘制的光照模型，考虑了光照模型中重要参数——图像梯度对半透明度的非线性影响，能够充分显示颅底表面和内部隐含分界面及内部细节的详细信息。
　　实现了经鼻入路神经外科手术的虚拟内窥镜，说明了虚拟内窥镜开发的硬件环境和编程工具，详细介绍了虚拟内窥镜系统的实现方案，包括医学图像的获取和载入，医学图像的分割和配准融合方法，虚拟内镜的投影方式和自动漫游技术。

目录

摘要

第一章 引言

1．1 研究背景和意义

1．2 经鼻入路神经内镜

1．3 本文的研究内容和组织结构

第二章 经鼻入路神经外科手术的虚拟内窥镜

2．1 硬件环境

2．2 编程工具

2．3 原始数据获取

2．4 DICOM图像的载入

2．5 Dicom图像读取流程

2．6 图像分割

2．7 图像配准和融合

2．8 投影方式

2．9 自动漫游

第三章 体绘制技术

3．1 体绘制与可视化

3．2 体素和体元

3．3 体数据的处理

3．4 体绘制的算法

3．5 讨论与实验结果

第四章 基本光照模型和改进的半透明模型

4．1 光源

4．1．1 环境光

4．1．2 定向光源

4．1．3 点光源

4．1．4 聚焦光源

4．2 漫反射光

4．3 镜面反射光

4．4 斯涅耳定律和菲涅耳定律

4．4．1 斯涅耳定律

4．4．2 菲涅耳定律

4．5 简单的透明度计算

4．6 基本光照模型

4．6．1 Phong光照模型的原理

4．6．2 Phong光照模型的近似处理

4．6．3 实验结果和结论

4．7 改进的半透明模型

参考文献

在读期间的研究成果

致谢

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