神经导航手术中脑组织变形的物理模型研究

摘要

第一部分、猪中脑组织变形线弹性模型的建立及验证
　　 目的：纠正实验性神经导航手术中的脑组织变形，提高导航手术的精确性。
　　 材料与方法：通过有限元方法，构建猪脑组织的线弹性模型。在开颅手术中，通过三维激光扫描获取脑皮层表面的变形，以此做为边界条件，驱动模型，模拟全脑变形情况。并以植入猪脑内的聚甲基丙烯酸甲酯微粒为标志点，通过术中实时磁共振扫描获得的脑组织实际变形数据对该模型进行验证。
　　 结果：该模型的预测误差0.20～1.54mm，平均0.97±0.44mm；校正精度为56.5％～90.0％，平均68.0±9.6％。其中对浅表标志点位移的校正精度高于对深部标志点位移的校正精度(70.7±9.1％：65.4±10.8％，P<0.05)。
　　 结论：模型校正技术是一种简便，快速，可靠的纠正术中脑变形的途径。
　　 第二部分、神经外科开颅手术中脑组织变形线弹性模型的建立及验证
　　 目的：纠正人神经导航手术中的脑组织变形，提高导航手术的精确性。
　　 材料与方法：在11例神经外科开颅手术中，通过有限元方法，构建人脑组织的线弹性模型。通过术中三维激光扫描获取的脑皮层表面变形做为边界条件，驱动模型，模拟全脑变形情况。并以开放式术中磁共振扫描获得的脑组织实际变形数据对该模型进行验证。
　　 结果：11例手术中，模型的预测误差为1.29～1.91 mm，平均1.62±0.22 mm；校正精度为62.8％～81.4％，平均69.2±5.3％。其中对浅表结构位移的校正精度高于对深部结构位移的校正精度(71.3％±6.1:66.8±5.0％，P<0.01)；对骨窗中心部位和边缘部位脑组织位移的校正精度相近(72.9±7.3％：69.7±7.4％，P>0.05)；在开颅后脑皮层塌陷情况下，该模型的校正精度与开颅后脑皮层膨隆情况相近(70.1±6.6％：68.1±3.7％，P>0.05)。在骨窗与地面平行的手术组中，该模型的校正精度高于骨窗与地面不平行(呈0～45°角)组(72.0±5.3％：65.7±2.9％，P<0.05)。
　　 结论：模型校正技术是一种简便，快速，可靠的纠正神经导航手术中脑变形的途径。