癫痫手术中三维多模态影像整合与计算机辅助规划的流程

本软件 Pipeline 的总体目标是促进该软件在其他医疗中心的推广，使更多研究团队能够受益于癫痫手术中的三维多模态影像融合技术。其主要优势在于，癫痫术前评估的全部步骤，包括图像配准、解剖结构分割以及计算机辅助手术规划，均可在同一软件平台上完成。脑结构的三维可视化，结合多模态影像融合技术，以及用于电极植入的自动多轨迹规划工具，均为提升癫痫手术有效性和安全性的关键手段。

三维多模态脑结构与功能成像显示，包括正常与异常的结构和功能，可实现更精确、更快速的深部电极植入规划与实施。首先在个人电脑上打开内部软件并加载数据。注意显示的2×2窗口布局，最左侧为数据管理器，顶部为不同图像处理工具的图标，最右侧为当前选中的工具。

通过点击“打开”图标导入数据。滚动浏览不同的数据集以确保完整性。接下来，从快捷图标中选择 NiftyReg 工具，对单个图像进行配准。

在数据管理器中选择带钆的神经导航T1图像作为参考图像。然后，选择待与参考图像配准的浮动图像。定义配准后图像的名称和存储位置。

将优化参数设置为第四级，执行级别设为三级，迭代次数设为五次，配准类型设为刚体配准。点击“运行”以执行自动刚体配准。然后，通过检查配准图像与参考图像的重叠情况来评估配准的准确性。

通过在数据管理器中右键单击已配准的图像，并移动不透明度光标，调整其透明度。首先在数据管理器中选择待分割的图像，然后从快捷图标中选择分割编辑工具。使用高级分割工具在轴向、冠状向和矢状向的多个成像切片上绘制感兴趣区域。

最后，选择三维插值，以在三维窗口中可视化不断演化的分割结构。确认分割结果，以生成该分割结构的新 Nifty 文件。在数据管理器中右键点击该 Nifty 文件，然后选择平滑多边形表面。

首先，在数据管理器中选择全脑分区图像文件，并确保该图像与参考图像已进行共配准。从快捷图标中选择基本处理工具，应用 1 至 5002 的阈值，以生成大脑皮层的二值化掩膜。

在数据管理器中右键单击 Nifty 文件，然后选择平滑多边形表面。选择血管提取工具以提取血管的表面模型。接着，选择血管图像数据集。

指定血管提取 Nifty 文件的名称和位置。点击“运行”以执行血管提取器。使用基础图像处理工具中的乘法功能，将颅内掩膜应用于结果，以去除颅外血管。

最后，为了将感兴趣区域渲染为三维表面，选择表面提取器图标，并定义表面提取的阈值。点击应用，并在数据管理器中为表面渲染命名。首先，通过选择轨迹规划器图标来运行多轨迹规划器。

选择神经导航T1 MRI作为参考图像。然后，按住Shift键并单击鼠标左键，选择目标点，例如杏仁核、海马、岛叶或扣带回。或者从先前保存的文件中加载目标点。

接下来，在附加的下拉菜单中选择进入点以及头皮排除掩模，以将可能进入点的搜索范围限制在仅限手术可行的区域。从下拉列表中标记出路径应避开的关键结构表面。选择高级设置，并调整用户自定义的约束条件，包括路径长度、进入角度以及路径之间的距离。

然后，通过选择“添加新计划”并重新计算计划，运行多轨迹规划器。接下来，使用风险可视化“速度”图标，在轨迹规划后评估风险与安全特征。注意记录长度、入射角度、累积风险、距血管的最小距离以及灰质/白质比值等指标。

在数据管理器中选择“风险图”，通过单击特定轨迹显示叠加在头皮排除掩模上的颜色编码等高线图。请注意，潜在的穿刺入口点根据风险等级进行颜色编码，其中红色表示高风险，绿色表示低风险。随后，将计划和模型导出至手术室。

为此，请首先确保参考图像已加载为图标格式，然后打开 S7 导出工具。定义要导出的参考图像、计划、轨迹和模型，并指定保存归档文件的目标位置，随后运行 S7 导出工具。

最后，将保存的归档文件上传至U盘，以便传输到手术室中的神经导航系统。在神经导航系统上加载该归档文件夹，以在临床中实施规划好的手术路径。该方案可实现更高效的图像整合，以及在癫痫手术前进行三维可视化与手术规划。

计算机辅助规划能够生成更安全、更高效的植入方案，与手动规划相比，可在更短的时间内完成。此处展示的是三维多轨迹规划器的一个典型结果。已输入的关键结构包括静脉、动脉和脑表面沟回，这些结构信息有助于实现更精确的电极植入。

本视频将帮助您充分理解多模态图像融合的原理以及计算机辅助规划的应用。根据需要纳入的影像数据量，影像组件的准备工作可能难以整合到三维多模态显示中，且可能耗时数小时。如果源数据中存在任何错误，这些错误在整合后仍将保留。

在实施该方案时，需牢记分割解剖结构的质量是确保计算机辅助规划结果准确性的关键。该软件在一个单一平台上提供了易于使用的工具，无需专业培训或专业知识，具有成本效益，且易于转化为临床实践。此外，该软件还可轻松应用于神经外科的其他领域，例如靠近功能皮层的肿瘤切除、局灶性损毁以及靶向刺激的递送。

内部软件平台正在持续开发中，不断添加新工具和功能，以支持术前管理和手术评估的各个阶段。请务必牢记，神经外科手术及将设备植入大脑具有重大风险，必须在每一步都进行仔细核查，包括电极植入的实际路径执行过程。