虚拟三维人体解剖学展示系统的设计

背景：应用计算机虚拟技术配合双向交互式人机界面,设立虚拟实验室,使抛弃面对面教学成为了可能。 目的：使用虚拟三维技术实现人体解剖学标本演示,在清晰度、质感、素材输入难易度上全面超越常规三维建模方法制作的电子标本,最终实现远程教育网上虚拟解剖实验室的应用。 方法：自行开发半自动控制的三维标本数据录入硬件系统,全方位的录入解剖标本、模型的素材资料,形成资料库。用软件系统虚拟三维展示解剖标本、模型,并提供相关文献资料、语音解说等素材。 结果与结论：完成了三维标本数据录入机的制作,可以在5 min内将一个实体标本转化为数字化图像数据,数据无需处理,直接输入数据库即可通过虚拟三维演示系统实现远程标本立体显示。三维动画相对于传统二维图片,具有立体,直观,使用方便,不会损耗,易于扩展等优点,在人体解剖的教学及医学科普教育上有良好的应用前景。     

应用MRI数据重建脑梗塞病人的脑部三维模型

目的:应用MRI图像数据建立脑梗塞病人脑部的三维模型。方法:应用个人计算机设备,对病人的脑部MRI图像数据进行配准、分隔和边界提取,通过三维图像重建软件,进行病人脑部的三维模型重建。结果:应用病人1mm层面的脑部MRI图像数据建立了脑部三维模型,精确显示了脑组织内部的侧脑室、基底节和病灶以及三者之间的关系,三维测量结果显示病灶大小为21.85mm×14.96mm×16.16mm,侵犯基底节深度为7.30mm。结论:应用MRI图像数据建立病人脑组织结构的三维模型,可以从不同角度演示病灶的形状、大小以及和毗邻结构的关系,并能在三维模型上进行解剖学测量,尤其在颅脑外科中有实用的临床意义。     

鞍区动脉三维可视模型的建立及其解剖结构分析*

背景：正确掌握鞍区动脉的解剖结构是脑血管疾病诊断和手术的关键,鞍区动脉可视模型对医生详细了解鞍区动脉的复杂结构非常重要。 目的：建立鞍区动脉三维可视模型观察鞍区动脉的相关解剖结构。 方法：依据1例患者头颅CT 扫描数据,利用Mimics软件构建三维数字模型,观察鞍区动脉相关解剖结构。 结果与结论：成功构建鞍区动脉三维可视模型。该模型可以从不同角度和层面观察到鞍区的动脉分布和分支,还可显示和了解个性化解剖结构特征。医生可与模型进行相互作用并任意操作模型,可观察特定视野内解剖结构及了解个性化解剖结构。结果表明,Mimics软件构建三维数字模型方法简单可行。 关键词：鞍区动脉;可视化;三维重建;解剖结构;Mimics软件 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.13.017     

颈椎后路手术相关结构三维可视化研究

目的寻求建立颈椎后路手术相关结构数字模型及三维可视化方法。方法取健康志愿者头顶至第3胸椎下缘连续CT/MRI断面图像,Mimics软件对骨骼,肌肉,神经等组织用半自动方法进行分割和重建,MedCAD(医学计算机辅助设计)模块对细小解剖结构重建,三维化显示颈椎后路手术相关解剖结构。结果建立颈椎后路手术相关结构的三维可视化模型,显示骨性结构、颈背部由浅入深4层17组肌肉、4组韧带、C1～T2脊神经后支和颈部浅层肌等解剖结构的位置关系。结论在颈背部三维可视化模型基础上,参照解剖学层次逐层显示该手术相关重要结构,为该手术解剖教学、手术培训提供医疗教学平台。     

脑解剖结构的三维可视化研究及临床应用

目的:总结脑解剖结构的三维可视化研究进展及其临床应用.方法:查阅近年来与脑解剖结构三维可视化相关的文献,了解三维可视化技术的应用方法及临床意义.结果:三维可视化技术在脑解剖、数字人脑图谱、虚拟现实、神经导航及远程医疗等方面已得到广泛应用.结论:随着三维可视化技术在多学科领域的广泛应用及与更多科技领域的合作,将会推动神经外科向更加先进医疗方式的发展.     

虚拟手可视化模型的初步研究

目的:建立具有解剖结构的虚拟手三维可视化模型。方法:选用首例中国女数字化可视人体数据集(CVH2)为原始数据源,用Adobe Photoshop软件先对手部的重要结构进行预处理和图像分割,再用VisualC 6.0和VTK(Visualization Toolkit)可视化工具包作为开发平台,采用经典的Marching Cubes算法,对分割后的图像进行三维重建。结果:重建出了手部皮肤、桡骨、尺骨、腕骨(包括周骨、月骨、三角骨、豌豆骨、大多角骨、小多角骨、头状骨、钩骨)、第I～V掌骨、第I～V指骨第(包括近节指骨、中节指骨、远节指骨)的三维可视化模型,可以任意角度和比例大小对它们进行交互式观察,清楚地显示了它们在空间上的位置关系。该模型还实现了多模式的交互演示和角度测量、鼠标取点等实时交互功能。结论:为虚拟手的建模研究提供了三维可视化的解剖模型,探索了三维解剖建模的新的技术方法,并为进一步研究手的物理及运动生理建模建立了初步的技术平台。     

人体大脑数字化解剖模型的构建及可视化

目的构建人体大脑数字化解剖模型,为实现大脑的计算机精确模拟提供可操作的基础平台,为人体大脑功能研究提供解剖学框架。方法采用低温冷冻铣切技术采集人体大脑的横断面图像,用课题组自行开发的软件,将分割提取后的脑断面图像进行重建,建立大脑三维模型。用与香港中文大学合作开发的可视化软件,在三维空间上对人体大脑结构进行可视化研究。结果建立了以前后连合间线中点为原点的大脑三维模型,且模型上每一像素都有相应的解剖标识,其任意一点的坐标均能显示;大脑的三维模型可以任意切割显示大脑内部结构：重构后的大脑结构还可进行三维测量。结论大脑数字化模型建立在临床常用的三维空间坐标系中且模型上每一像素都有相应的解剖标识,为模型驱动分割算法的研究提供了模板,同时也为神经解剖教学提供了一种新的、直观的手段。具有明确解剖标识和量化空间信息的数字化人大脑模型,与坐标系统联系起来,还为人大脑各类图像配准提供了公共参考系统。     

螺旋CT资料建立颅面三维模型(英文)

背景:三维螺旋CT可以在胶片或计算机屏幕上展示多角度的立体图像,但复杂的三维解剖形态很难在二维的胶片或计算机屏幕上直观显示,颅颌面外科的手术模拟和方案设计往往更需要三维实体模型。目的:用螺旋CT数据资料建立颅面三维模型,探讨该模型在颅颌面外科领域的应用。方法:患者行螺旋CT扫描,层厚2mm,螺距1.0mm,利用工作站,进行扫描图像的容积三维重建后,重新间隔分层,利用CuteFTP4.0软件以BMP格式下载。应用课题组自主开发的CT图象处理软件对已下载的二维图象进行过滤、筛减、降噪、校正失真等处理,对图像的边缘轮廓进行提取,得到面颅骨皮质骨边缘轮廓的矢量化线图,将该线图数据输入Surfacer9.0重建软件,对轮廓曲线进行矢量叠加,从而得到面颅骨的三维三角形面片线框模型及实体模型。进一步在该模型上按镜像关系重构衬垫物的三维模型。结果与结论:实验得到了颅面骨骼表面轮廓的三维实体模型,并在其上进行了整形手术的计算机辅助设计,通过快速成型技术加工出衬垫物模板。用螺旋CT数据资料可以建立颅面三维模型,该模型在颅颌面畸形损伤肿瘤等的诊断和治疗中将发挥重要作用。     

手指神经血管束的巨微解剖

在30例成人尸体的手上,对手指神经血管束进行了应用解剖学研究。手指掌侧的神经血管束位置恒定,神经横径和血管外径在掌指关节平面和第一指间关节平面间均相差约0.3mm。食指、中指和环指指背第一指节远侧半至指尖大部由指固有神经背侧支分布。认为,手指神经和血管的主干横径变化不大,有利于修复。在手指部作手术切口时,应注意保护指固有神经背侧支。     

中国人侧颅底区可视化研究

目的建立中国人体侧颅底区局部可视化数字模型，为该区疾病的影像学诊断及外科手术治疗提供数字形态学依据。方法应用我室建立的数字化可视人体数据集，采用体绘制及面绘制重建方法，分别在P4微机和SGI工作站上对侧颅底区重要结构进行计算机三维重建及立体显示。结果侧颅底区局部可视化数字模型能够清晰显示侧颅底各重要结构。本研究着重显示了侧颅底神经血管区、颞骨内结构、颈内动脉及其毗邻结构与侧颅底骨性组织的三维解剖关系。三维重建结构可以单独或联合显示，重建结构的任意径线及角度均可进行适时三维测量。结论我室建立的数字化可视人体数据集能够较好地重建侧颅底区可视化解剖模型，反映该区域重要解剖结构及其空间毗邻关系，该结果可应用于侧颅底外科手术辅助教学以及手术入路的辅助设计等。     

虎口掌侧动脉背侧穿支蒂跨区供血皮瓣的解剖基础

目的　探讨虎口掌侧动脉背侧穿支形态学特征,为虎口掌侧动脉背侧穿支皮瓣设计提供解剖学基础。 方法　用30侧灌注红色乳胶的成尸手标本,通过巨微解剖、血管铸型等方法,重点观测：①虎口背侧营养血管的起源、走行与分布;②虎口掌侧动脉背侧穿支与虎口背侧血管的吻合特点。另1侧灌注红色乳胶的新鲜标本进行摹拟手术设计。 结果　虎口背侧血供属多源性,由虎口掌侧动脉（示指桡掌侧固有动脉、拇指尺掌侧固有动脉）背侧穿支和虎口背侧动脉（第1掌背动脉）分支供养。①第1掌背动脉恒定起自桡动脉,走行于第1掌骨间隙,分出桡侧、尺侧和中间3个终支,有桡神经浅支发出的同名指背皮神经伴行;②虎口掌侧动脉向虎口背侧发出尺侧、中间和桡侧穿支,与第1掌背动脉分支形成恒定的吻合,营养虎口背侧皮肤。 结论　以虎口掌侧动脉背侧穿支为蒂,可形成跨区域供血虎口背侧皮瓣转位修复示指近侧段、鱼际部和拇指软组织缺损。     

Current issues with standards in the measurement and documentation of human skeletal anatomy

Digital modeling of human anatomy has become increasingly important and relies on well-documented quantitative anatomy literature. This type of documentation is common for the spine and pelvis; however, significant issues exist due to the lack of standardization in measurement and technique. Existing literature on quantitative anatomy for the spine and pelvis of white adults (aged 18-65 years, separated into decadal categories) was reviewed from the disciplines of anatomy, manipulative therapy, anthropometrics, occupational ergonomics, biomechanics and forensic science. The data were unified into a single normative model of the sub-axial spine. Two-dimensional orthographic drawings were produced from the 590 individual measurements identified, which informed the development of a 3D digital model. A similar review of full range of motion data was conducted as a meta-analysis and the results were applied to the existing model, providing an inter-connected, articulated digital spine. During these data analysis processes several inconsistencies were observed accompanied by an evidential lack of standardization with measurement and recording of data. These have been categorized as: anatomical terminology; scaling of measurements; measurement methodology, dimension and anatomical reference positions; global coordinate systems. There is inconsistency in anatomical terminology where independent researchers use the same terms to describe different aspects of anatomy or different terms for the same anatomy. Published standards exist for measurement methods of the human body regarding spatial interaction, anthropometric databases, automotive applications, clothing industries and for computer manikins, but none exists for skeletal anatomy. Presentation of measurements often lacks formal structure in clinical publications, seldom providing geometric reference points, therefore making digital reconstruction difficult. Published quantitative data does not follow existing international published standards relating to engineering drawing and visual communication. Large variations are also evident in standards or guidelines used for global coordinate systems across biomechanics, ergonomics, software systems and 3D software applications. This paper identifies where established good practice exists and suggests additional recommendations, informing an improved communication protocol, to assist reconstruction of skeletal anatomy using 3D digital modeling.     

基于MRI切片的人体复杂结构的三维建模方法

目的：探讨使用Mimics软件构建包含皮肤、肌肉、脂肪以及骨骼的复杂三维人体模型的方法及意义。方法：利用MRJ（MagneticResonanceImaging）切片通过MIMICS软件分别建立人体骨骼、肌肉、脂肪、皮肤等几何面模型，准确表达人体组织和器官的复杂几何结构；将组织和器官的几何面模型导入到MAGICS中进行面网格划分，通过ANSYS软件将面网格转化为体网格，得到人体各器官和组织的三维几何体模型；进而给骨骼、肌肉、脂肪、皮肤分别赋予材料特性（弹性模量和泊松比等），可以模拟真实人体组织和器官的物理属性。结果：利用MIMICS的布尔运算将各部分组织和器官进行组装，得到人体复杂结构的三维实体模型。结论：与目前常用的基于几何学的人体模型建模方法相比，使用该方法建立的三维实体模型可以完全模拟人体器官和组织的真实结构，等效程度高、建模速度快。所建立的数学模型可以直接用于3D打印、模具制造及等效假人的运动学和力学分析。广泛应用于医学、人机工程学等领域。     

间质性肺炎患者肺音的小波分析

目的：探索一种间质性肺炎患者肺音的的定量化评估分析方法。方法：采集第三军医大学第三附属医院呼吸科2名间质性肺炎患者的肺音,对肺音信号进行小波分析,首先进行归一化处理,然后采用db3小波进行6尺度小波分解,计算肺音小波分解各分量的能量。结果：间质性肺炎患者的爆烈音主要集中在小波分解的D3,D4和D5分量中。患者A治疗前肺音及治疗半年后的D3、D4和D5的能量和的平均值分别为0．25和0．057。患者B是在同一时期记录不同部位的肺音,患者的右上背与右下背记录的肺音D3＋D4＋D5的能量和均值分别为0．085和0．128,右下肺较右上肺的病情更严重。结论：肺音属于非平稳的随机信号,在时域和频域都有特征信息,适合采用小波时频分析方法来进行信号处理。肺音小波分量D3,D4和D5的能量和可以在一定程度反映爆烈音的多少,从而反映间质性肺炎患者的病情严重程度的不同。肺音检测安全,方法简单,成本低,便于重复检测,适合于监测间质性肺炎患者的病情程度。     

基于激光扫描与CT建立带牙根的三维数字化牙颌模型

目的　基于激光三维扫描牙颌模型,结合临床头部CT资料,建立包含牙根的数字化牙颌模型,记录牙冠和牙根解剖形态结构以及空间位置变化。 方法　1例牙列正常成年女性,头部CT数据利用Mimics11.0软件建立口腔内单独牙齿和整个上下牙列三维数字化模型;三维激光扫描仪分别扫描上下颌石膏模型及其咬合关系,在GeoMagic10.0软件中,结合CT重建的单独牙齿的三维数字化模型,重构带有牙根的牙列三维模型,同时实现上下颌三维模型符合口腔实际咬合关系的位置恢复。 结果　重建了带有牙根的三维数字化上下颌牙列模型,不仅清晰显示牙冠的解剖特征、牙列的排列、牙根的形态和位置关系,并且准确恢复了上下颌牙列的咬合关系。 结论　在正畸治疗过程中,利用激光三维扫描及CT数据建立带有牙根的三维数字化牙颌模型,不仅可以显示牙冠牙根的解剖形态结构,还能够监测牙冠和牙根的移动情况,便于指导治疗进程,评价治疗效果。     

人体四肢经穴筋膜基础的医学影像学研究

目的:本研究尝试采用医学影像学方法,对人体四肢经穴的解剖结构加以观察,结合计算机三维重建技术,重点探索经络走行与筋膜分布密切相关的规律,为揭示经络的解剖学实质提供新的依据。方法:通过超声影像学观察、采用CT、MRI手段和把CT、MRI与三维重建技术相结合引进经络研究领域,为揭示经络与穴位的解剖学实质进行方法学上的创新性研究。结果:与传统中医记载的经络机理和走行线进行对比分析,发现有相似性。结论:中医经络的解剖学基础可能是分布于全身的筋膜结缔组织。     

The study of three-dimensional reconstruction of Chinese adult liver

Purpose  To build a three-dimensional (3D) visible model of human liver and provide visualization of precise anatomical structures for making plans for hepatic operations and obtain accurate simulation of liver on computer. Methods  Based on the Chinese Visible Human data set, the hepatic structures were precisely segmented by Photoshop software. Then the segmented structures were reconstructed in surface rendering method and the hepatic parenchyma and the other parts of upper abdomen were reconstructed with volume rendering method by using our software on personal computer. Results  A 3D model of human liver and its surrounding structures was built. The reconstructed structures can be displayed singly, in small groups or as a whole and can be continuously rotated in 3D space at different velocities. This model can help doctors to understand the spatial structure of the liver and its surrounding organs and also help surgeons to devise a reasonable surgical plan and reduce the risk of surgical malpractice. Conclusion  Combining volume-rendering reconstruction with surface rendering reconstruction can overcome some of the defects of both rendering reconstructions. The reconstructed liver and the main internal structures are realistic, which demonstrate the natural shape and exact position of the structures. They provide an accurate anatomical model for Chinese adult and also provide a basis for performing virtual hepatic operation.     

髋关节表面置换三维可视化设计

背景：髋关节表面置换过程中二维图谱只能观察到三维解剖结构的某一个侧面,不能全面地把握整体的三维结构。 目的：利用个人计算机结合图像处理软件Amira 4.1对髋关节表面置换进行三维重建,建立髋关节表面置换的可视化数字模型。 方法：对1例髋关节表面置换后患者骨盆进行多排螺旋CT扫描,观测内置物的位置形态,将原始数据以.dicom格式输入个人PC,利用Amira软件,经剪切、分割、表面重建及体绘制等步骤,根据解剖结构特点,对骨盆及髋关节进行三维重建,获得立体形态的髋关节及内置物位置结构。 结果与结论：重建了骨盆、髋关节及内置物的形态构成,重建的三维结构可以多彩色、透明或任意组合显示,经不同角度观察,整体显示清晰、实体感强。在三维表面重建的图像中可清楚观察表面假体的位置形态,特别是可以立体直观显示全髋关节表面置换假体的大小、倾角、稳定性以及磋磨股骨头形态,并可精确测量。提示髋关节表面置换三维重建对基础研究、临床试验及手术规划具有重要价值,应用Amira软件可为三维建模提供基础。     

应用STR-荧光定量PCR行产前唐氏综合征诊断的初步研究

目的建立快速高效的产前诊断唐氏综合征的方法。方法选取21号染色体上唐氏综合征关键区域内的4个串联重复序列（STR）（D21S1413,D21S1414,D21S1446,D21S1437）作为遗传标记,采用荧光定量PCR扩增技术（QF—PCR）及片段分析技术来检测178例羊水标本,并与羊水标本的染色体核型分析结果相比对,评价QF—PCR方法的特异性和灵敏度。结果所有178例羊水标本中经核型分析证实有19例为21三体,另有2例为性染色体数目异常,19例唐氏综合征样本均可由QF—PCR法扩增检出。19例唐氏综合症样本,采用4对STR引物同时检测,阳性诊断率达100％。结论基于STR的QF—PCR技术具有简单、快速及准确等优点,对唐氏综合征大规模的产前基因诊断具有很好的临床价值。     

Frequency of palmaris longus absence and its association with other anatomical variations in the egyptian population

The palmaris longus (PL) is one of the most variable muscles in the human body. Racial differences in its variation have been documented. Several studies have attempted to correlate PL absence with other anatomical variations. This study was conducted to determine the prevalence of absence of PL, correlate it with gender and body side and to determine its association with other anatomical variations in the Egyptian population. The presence of PL was clinically determined in 386 Egyptians using the standard technique. All subjects were examined for the presence of the flexor digitorum superficialis (FDS) to the fifth finger. Allen's test was done to assess the completeness of the superficial palmar arch (SPA). The overall prevalence of absence of the PL in Egyptian subjects was 50.8%. There was no significant difference in PL absence with regard to the body side but a significant difference was seen as regards gender and when bilateral absence of PL was compared to its unilateral absence. Absence of FDS tendon to the fifth finger was seen in 1.3% subjects. There was no association between the absence of the FDS tendon to the fifth finger and either presence or absence of PL and also between the absence of PL and the incompleteness of SPA in both genders. In conclusion, the prevalence of absence of PL in the Egyptian population represents one of the highest rates of absence to be reported for this muscle, which is significantly different from that in other ethnic groups. Clin. Anat. 26:572–577, 2013. © 2013 Wiley Periodicals, Inc.