借助本单位在亚洲最早引进的iMRI技术,本研究依次建立三种脑变形计算模型,包括⑴线弹性物理模型通过有限元方法,根据脑表面结构变形驱动模型预测内部结构变形,自主研发脑移位校正软件3D IMAGE。在动物实验和临床试验中,以iMRI技术验证物理模型对脑变形的模拟效果可靠;⑵基于薄板样条算法的数学模型基于数学模型的非刚体影像配准技术,实现术前高场强MRI功能影像(fMRI-BOLD&DTI)与低场强iMRI结构影像的动态融合,升级脑移位校正软件3D-IMAGE,实现脑功能影像变形的实时校正;和⑶基于不同常数项模糊支持向量的统计模型应用iMRI采集的临床病例术中实时影像,计算脑变形场,对脑变形量和影响脑变形的因素建立函数回归。该方法对样本量依赖较小,只需小样本临床数据集进行训练,即可得到脑位移与开颅方向、手术部位等多维数据的关系模型。留一法检验该统计模型,证实其对于术中脑变形的预测精度达到临床要求。上述三种模型均可以精确模拟术中脑变形,实时纠正脑移位误差,提高导航手术中脑结构与功能的动态定位精度。本项目已形成具有自主知识产权的技术标准,可在国产神经导航系统的研发领域推广应用。
英文主题词Brain modeling;Brain deformation;Non-rigid Registration;Finite Element;Intraoperative magnetic resonance