网站原创摘 要：针对脑神经外科手术中的手术刀模型进行了研究,基于VTK平台,对手术刀进行三维动态显示,利用C#语言完成所有代码的编写.该方法实现的动态三维重建显示功能强大、使用灵活,具有步骤清晰简单、效果好、速度快等优点,可以广泛应用于脑神经手术导航系统的三维重建中,对脑神经外科导航系统的开发具有重要意义.
关 键 词 关 键 词 ：脑神经外科手术导航系统；手术刀；VTK；三维动态显示
中图分类号：TP317.4 文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2013）008014303
作者简介作者简介：叶峰（1991-）,男,浙江工业大学学生,研究方向为医学图像处理、三维建模；刘衍志（1990-）,男,浙江工业大学学生,研究方向为医学图像处理、三维建模；陈蒙奇（1990-）,男,浙江工业大学学生,研究方向为医学图像处理、三维建模；白雪琛（1991-）,男,浙江工业大学学生,研究方向为医学图像处理、三维建模.
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0 引言
神经外科疾病是一类发病率很高,难以彻底根治的恶性疾病,包括癫痫、帕金森病、脑肿瘤等.据统计,我国神经外科类疾病患者达千万以上,仅北京地坛医院,每年进行的神经外科手术就达一万多次,全国每年进行的神经外科手术达20万次.
神经外科手术导航系统是图像处理技术、生物医学工程技术和空间定位技术的产物.近十年来,手术导航在临床手术等领域中的应用越来越广泛,在提高手术可靠性,减少手术风险等方面发挥了重要作用,取得了巨大的进步.
本文基于脑神经外科导航系统项目,对实际手术机器人模型进行研究,对手术机器人的手术刀进行三维动态显示,对于医生训练和医生在手术进行过程中的手术刀实时情况进行实时显示,有助于医生把握手术的路径,从而提高手术的成功率.
1.手术刀三维动态原理
脑神经外科手术机器人具有6个自由度,要求三维动态显示时手术刀具有6个变换矩阵,每一个矩阵对应一个自由度.基于这点,下面对三维图形的变换矩阵进行简单介绍.
1.1 三维图形变换矩阵
一般三维图形变换矩阵：
其中,①、②、③、④为子矩阵,他们的作用分别是：①的作用是局部比例、对称、旋转、错切；②用于平移；③用于图形；④的作用是整体放大与缩小.