【摘要】：淚道位于鼻眶篩區(qū),是淚液的排出系統(tǒng),由淚點、淚小管、淚總管、淚囊和鼻淚管五部分組成,其中鼻淚管是淚液從眼睛排入鼻腔的通道。當鼻眶篩區(qū)發(fā)生骨折后,會導致鼻淚管受到擠壓或骨折,從而使其引流功能出現(xiàn)異常,導致人眼視力下降甚至造成嚴重的功能障礙。由于該區(qū)解剖結構復雜,骨折后可造成多部位、不同類型的阻塞,因此,術前充分了解傷情是成功實施手術、最大限度恢復淚道引流功能的關鍵。 隨著科學技術的不斷進步,計算機輔助技術在醫(yī)學領域的應用已經(jīng)越來越廣泛,但是,目前國內(nèi)外還沒有科研單位、商業(yè)醫(yī)學軟件公司針對淚道手術提出完整的計算機輔助規(guī)劃方案,本文通過與上海交通大學附屬第九人民醫(yī)院合作,對計算機輔助的淚道手術規(guī)劃技術進行了以下幾點研究: (1)二維坐標點到三維坐標點的轉換。在三維空間中只能在物體的表面標記采樣點,為此,本文提出了一種二維坐標點到三維坐標點的轉換方法,實現(xiàn)了在三維物體內(nèi)部標記采樣點。 (2)對體數(shù)據(jù)沿鼻淚管走行方向進行重采樣。因為鼻淚管的走行方向與CT掃描方向不垂直,CT切片不能準確反映鼻淚管的結構和形狀信息,本文利用二維坐標點到三維坐標點的轉換關系,計算求得鼻淚管內(nèi)部的中軸線,然后對鼻淚管附近的體數(shù)據(jù)沿垂直于中軸線的方向進行重采樣,得到新的鼻淚管二維切片序列。 (3)鼻淚管和淚囊的分割與重建。得到沿鼻淚管走向的重采樣二維切片序列之后,本文使用主動輪廓模型算法對切片序列進行了分割,然后分別使用基于輪廓線的表面重建和基于體素的表面重建完成了正常鼻淚管以及淚囊的三維重建。對于骨折的鼻淚管,由于其收斂輪廓是不封閉的曲線,本文分別采用Snake模型和人工交互式方法完成了鼻淚管的二維分割,然后利用最短對角線法由輪廓線重建鼻淚管的三維模型,同時,針對傳統(tǒng)最短對角線法在連接三角片時容易形成鈍角三角形和誤差不斷累積的情況,本文對其做了改進。 (4)自動分割方法的提出。針對主動輪廓模型分割方法交互操作過多的不足,本文提出了一種自動分割方法,即利用相鄰切片間的連續(xù)性,將上一個切片的收斂輪廓作為下一個切片的初始輪廓,來完成切片序列的自動分割。 (5)計算機輔助分析和測量。完成淚道的三維重建后,可以清晰顯示淚道內(nèi)外的解剖結構、鼻淚管骨折情況、淚囊移位距離,在此基礎上,實現(xiàn)了可視化立體測量、標記和正常與骨折鼻淚管的鏡像對稱等。 本文提出的淚道輔助規(guī)劃技術將CT成像技術和圖像分割技術以及科學計算可視化技術結合起來,可以提高手術的安全性、準確性和微創(chuàng)性,對于輔助醫(yī)生診斷具有重要意義。
[Abstract]:The lacrimal duct, located in the naso-orbital ethmoid region, is a lacrimal drainage system consisting of lacrimal spots, lacrimal canaliculi, common lacrimal duct, lacrimal sac and nasolacrimal duct. When the naso-orbital ethmoid region is fractured, the nasolacrimal duct will be squeezed or fractured, and the drainage function will be abnormal. The visual acuity of the human eye will be decreased and even serious dysfunction will be caused by the fracture of the nasolacrimal duct. Because the anatomical structure of the area is complex, it can cause multiple sites and different types of obstruction after fracture. Therefore, the key to successful operation and maximum recovery of lacrimal duct drainage function is to fully understand the injury before operation and to restore the drainage function of lacrimal duct to the maximum extent. With the continuous progress of science and technology, the application of computer-aided technology in the field of medicine has become more and more extensive. However, at present, there are no scientific research institutes at home and abroad. The Commercial Medical Software Company has put forward a complete computer-aided planning scheme for lacrimal duct surgery. In this paper, through cooperation with the Ninth people's Hospital affiliated to Shanghai Jiaotong University, The techniques of computer-aided surgery planning for lacrimal passage were studied as follows: (1) the transformation of two-dimensional coordinate points to three-dimensional coordinate points. In three-dimensional space, sampling points can only be marked on the surface of objects. Therefore, a method of transforming two-dimensional coordinate points to three-dimensional coordinate points is proposed in this paper, which can mark sampling points in the interior of three-dimensional objects. (2) resampling the volume data along the direction of nasolacrimal duct. Because the direction of the nasolacrimal canal is not perpendicular to the scanning direction of CT, CT slice can not accurately reflect the structure and shape of the nasolacrimal duct. In this paper, the inner axis of the nasolacrimal duct is calculated by using the transformation relationship between the two-dimensional coordinate points and the three-dimensional coordinate points. Then the volume data near the nasolacrimal duct were resampled along the direction perpendicular to the central axis and a new two-dimensional slice sequence of the nasolacrimal duct was obtained. (3) Segmentation and reconstruction of nasolacrimal duct and lacrimal sac. After obtaining the resampling two-dimensional slice sequence along the nasolacrimal duct, the active contour model algorithm is used to segment the slice sequence. Then three-dimensional reconstruction of normal nasolacrimal duct and lacrimal sac was completed by surface reconstruction based on contour line and surface reconstruction based on voxel. For the fractured nasolacrimal duct, the two-dimensional segmentation of the nasolacrimal duct is accomplished by using the Snake model and the artificial interactive method, because the constringency profile of the nasolacrimal duct is not closed. Then the shortest diagonal method is used to reconstruct the three-dimensional model of the nasolacrimal canal from the contour line. At the same time, the traditional shortest diagonal method can easily form the obtuse triangle and the error accumulates continuously when the triangle is connected, this paper improves it. (4) the automatic segmentation method is proposed. In this paper, an automatic segmentation method is proposed, which takes the convergence contour of the previous slice as the initial contour of the next slice by using the continuity between adjacent slices, aiming at the deficiency of the interactive operation of the active contour model segmentation method. To complete the automatic segmentation of the slice sequence. (5) computer aided analysis and measurement. After three-dimensional reconstruction of lacrimal duct, the anatomic structure inside and outside the lacrimal duct, the fracture of nasolacrimal duct and the distance of lacrimal sac displacement can be clearly displayed. On this basis, visual stereometry, marking and mirror symmetry between normal and fractured nasolacrimal duct can be achieved. The lacrimal passage assisted planning technique proposed in this paper combines CT imaging technology with image segmentation technology and scientific computing visualization technology, which can improve the safety, accuracy and micro-originality of surgery. It is of great significance for assisting doctors to diagnose.
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：R779.6;TP391.7

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