基于近红外光谱的脑立体定向手术导航技术研究

陶 玲 钱志余 朱晓芬

(南京航空航天大学自动化学院，南京 210016)

引言

在脑神经立体定向手术过程中，系统定位精度一般受医学影像质量、定位仪系统误差、注册算法误差和术中脑组织移位等方面的影响[1]。目前，医学影像误差通常不超过1 mm，定位仪系统误差在0.5 mm左右，注册算法误差一般为2～3 mm，而脑组织移位产生的误差对整个系统精度的影响最大，一般为前三者的2～3倍，是影响系统导航精确度的主要因素[2]。如何在手术过程中实时校正脑组织移位带来的实际穿刺路径偏移问题，成为神经外科手术导航系统长期困扰而又面临挑战的难题。

目前，临床解决脑组织移位的主要技术有：微电极导向立体定向技术、超声导航技术、微导管技术以及术中成像技术[3-5]。微电极导向立体定向技术主要依靠经验判定信号特征，没有定量识别参数;超声图像比较模糊，很难识别1 cm以下的组织以及声阻抗很小的脑白质与脑灰质;微导管技术必须在剪开硬脑膜后施行，同样无法解决打开硬脑膜所引起的移位问题;成像技术在监测和纠正脑移位方面比较理想，但其依赖于昂贵的系统设备，对手术器械及手术室的环境有着很高的要求，难以普及推广。近红外光谱技术作为一种对人体无损、无创、无电离辐射的测量手段，其光学参数和医学影像数据存在密切的关联，能够实时微创地获取生物组织内部光学信息，反映组织内部成分和组织功能状态的变化，为实时采集探头前方的脑组织特性实现组织精确定位提供了可能[6-7]。……