神经外科中彩色SW解剖图谱的三维可视化处理方法技术

本发明专利技术涉及一种神经外科中彩色SW解剖图谱的三维可视化处理方法，包括以下步骤：第一步，生成三维标准数字化SW图谱数据；第二步，生成原始的数据点集；第三步，采用Cardinal样条插值对采集到的不连续的原始的数据点集进行插值生成大脑解剖结构的轮廓曲线；第四步，对生成的轮廓曲线包围的区域采用逐点判断填充算法进行区域颜色填充；第五步，用Python脚本语言进行可视化平台构建；第六步，将感兴趣的解剖结构的解剖名称以及颜色信息以一一对应的形式存储；第七步，通过读取感兴趣的解剖结构对应的颜色信息来实现实时显示感兴趣解剖结构名称。与现有技术相比，本发明专利技术具有稳定可靠、实现方便、非常适合于实际的工程应用等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种图像处理
，尤其是涉及一种神经外科中彩色SW解剖图谱的三维可视化处理方法。
技术介绍
随着科学技术的高速发展，高科技医疗设备的不断涌现为医疗的现代化提供了越来越多的帮助。SW图谱即Schaltenbrand-Wahren脑图谱,是基于丘脑基底节神经部位的功能性图谱，图谱中的结构均位于大脑的中心部位，与人体的各种机制休戚相关，起着十分重要的作用，也是神经科学中普遍公认的标准脑图谱之一。在众多的计算机辅助医疗系统中，将SW解剖图谱三维可视化，是系统应该具备的功能。该功能需要结合解剖学知识、计算机 图形学、数字图像分析等相关专业知识，将无法获得每个组织结构的颜色信息的印刷版的标准SW解剖图谱转换生成为每个组织结构都带有特定的颜色信息的彩色SW解剖图谱。在解剖图谱可视化研究中，需要先将真实大脑的解剖图片进行数字化处理，再进行后继的分析处理。生成的可视化解剖图谱的质量将严重影响后继处理的效果及正确性。因此，国内外众多研究机构在该技术上倾注了大量的资源和精力。SW解剖图谱的三维可视化应用，一般分为两个阶段。第一阶段为彩色SW图谱的三维可视化显示，即在纸质SW图谱通过扫描、数字化等处理后生成的三维标准SW图谱数据集的基础上，对数据集进行一系列的处理，生成新的三维的带有颜色信息的SW解剖图谱，并在神经外科手术导航系统中进行可视化显示。第二阶段为SW解剖图谱中解剖名称的实时显示阶段，即在前一阶段的基础上，结合神经解剖学知识，将SW解剖图谱结构的解剖的颜色信息与解剖学名称进行一一对应，并在神经外科手术导航系统中进行感兴趣解剖名称的实时标识。然而，上述方法存在以下二个问题第一，Sff图谱是来源于两个人脑标本的三个半球的切片，在冠状面方向的图谱准确可靠，在横断面和矢状面方向的图谱定位准确性较差，所以将三个方向的图谱进行三维可视化后会发现在个别地方三者的重合有些出入。第二，由于大脑深部组织结构存在一定结构重合的情况，所以，基于解剖结构的颜色信息进行实时标识时，关于感兴趣区域的识别的精确度还不是很高。经对现有技术的文献检索，罗述谦等人在《中国影像技术杂志》，2001，第17卷第9期826-829页中发表了 “具有多种浏览器的数字化人脑图谱”。该文主要是基于MR图像与Talairach标准图谱配准，针对Talairach标准图谱进行研究，生成了一个具有多种浏览器的数字化人脑图谱，但是，该方法存在的问题是，用来配准的数字化Talairach图谱只是二维网格状图，而不是彩色的立体图谱，同时，只是将病人的MR图像数据进行了一定的立体正交显示，而在将Talairach图谱与病人MR图像配准后,没有实现Talairach图谱的立体正交显示
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种稳定可靠，且实现方便，非常适合于实际的工程应用的神经外科中彩色SW解剖图谱的三维可视化处理方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种神经外科中彩色SW解剖图谱的三维可视化处理方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，将印刷版的标准SW图谱数据通过扫描、数字化进行最近邻插值后生成三维标准数字化SW图谱数据；第二步，将得到三维标准数字化SW图谱数据从横断面、冠状面和矢状面三个方向上的结构进行分割，采样获取每个结构在不同层上的多个轮廓坐标点信息，生成原始的数据点集，并记录下解剖名称；第三步，采用Cardinal样条插值对采集到的不连续的原始的数据点集进行插值生成大脑解剖结构的轮廓曲线；第四步，对生成的轮廓曲线包围的区域采用逐点判断填充算法进行区域颜色填充，按照不同脑组织结构所在的层数不同将所有的结构全部进行区域颜色填充，生成二维的彩色SW图谱，然后将横断面、冠状面和矢状面三个方向上二维的彩色SW图谱根据固定的层间距生成三维彩色SW图谱；第五步，用Python脚本语言进行可视化平台构建，对图谱横断面、冠状面和矢状面三个方向进行二维的大脑剖面显示，同时进行三维正交大脑剖面的显示；第六步，将感兴趣的解剖结构的解剖名称以及颜色信息以一一对应的形式存储，建立解剖器官与解剖名称、解剖名称与颜色信息之间的对应关系，采用分级存储的形式存储不同解剖器官之间的类属关系以及所属的主区域；第七步，通过读取感兴趣的解剖结构对应的颜色信息来实现实时显示感兴趣解剖结构名称，并用树形结构窗口显示解剖结构间以分级存储形式存储的从属关系。所述的Cardinal样条插值对采集到的不连续的原始的数据点集进行插值生成大脑解剖结构的轮廓曲线具体为将每4个原始数据点PkfPpPk+pPm设为控制点，设P (u)是两控制点Pk和Pk+1间的参数三次函数式，则从Plri到Pk+2间的四个控制点用于建Cardinal样条段的边界条件(I)，将边界条件转换成矩阵的形式(2)，即可得到4个控制点的拟合的样条曲线； 权利要求1.一种神经外科中彩色SW解剖图谱的三维可视化处理方法，其特征在于，包括以下步骤 第一步，将印刷版的标准SW图谱数据通过扫描、数字化进行最近邻插值后生成三维标准数字化SW图谱数据； 第二步，将得到三维标准数字化SW图谱数据从横断面、冠状面和矢状面三个方向上的结构进行分割，采样获取每个结构在不同层上的多个轮廓坐标点信息，生成原始的数据点集，并记录下解剖名称； 第三步，采用Cardinal样条插值对采集到的不连续的原始的数据点集进行插值生成大脑解剖结构的轮廓曲线； 第四步，对生成的轮廓曲线包围的区域采用逐点判断填充算法进行区域颜色填充，按照不同脑组织结构所在的层数不同将所有的结构全部进行区域颜色填充，生成二维的彩色Sff图谱，然后将横断面、冠状面和矢状面三个方向上二维的彩色SW图谱根据固定的层间距生成三维彩色SW图谱； 第五步，用Python脚本语言进行可视化平台构建，对图谱横断面、冠状面和矢状面三个方向进行二维的大脑剖面显示，同时进行三维正交大脑剖面的显示； 第六步，将感兴趣的解剖结构的解剖名称以及颜色信息以一一对应的形式存储，建立解剖器官与解剖名称、解剖名称与颜色信息之间的对应关系，采用分级存储的形式存储不同解剖器官之间的类属关系以及所属的主区域； 第七步，通过读取感兴趣的解剖结构对应的颜色信息来实现实时显示感兴趣解剖结构名称，并用树形结构窗口显示解剖结构间以分级存储形式存储的从属关系。2.根据权利要求I所述的一种神经外科中彩色SW解剖图谱的三维可视化处理方法，其特征在于，所述的Cardinal样条插值对采集到的不连续的原始的数据点集进行插值生成大脑解剖结构的轮廓曲线具体为将每4个原始数据点Pm、Pk、Pk+1、Pk+2设为控制点，设P(U)是两控制点Pk和Pk+1间的参数三次函数式，则从Plrl到Pk+2间的四个控制点用于建立Cardinal样条段的边界条件(I)，将边界条件转换成矩降的形式(2)，即可得到4个控制点的拟合的样条曲线；3.根据权利要求I所述的一种神经外科中彩色SW解剖图谱的三维可视化处理方法，其特征在于，所述的逐点判断填充算法具体为 逐点判断图像中的每一个像素点是否在填充区域内，若像素点在要填充的区域内部，则用指定的属性设置该点像素，否则不予处理。4.根据权利要求3所述的一种神经外科中彩色SW解剖图谱的三维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾力栩，李星，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：