头部CT三维重建在鼻窦内翻性乳头状瘤术前规划的应用

目的　通过基于头部CT的三维重建技术,对复杂的内翻性乳头状瘤进行手术规划,为临床推广应用提供参考。　方法　本实验选取一名男性患者,65岁,体重70 kg,身高170 cm,无头部外伤史、手术史、颅脑疾病家族史。行头部CT平扫,排除脑组织器质性疾病。已和患者签署知情同意书。将头部CT图像通过逆向工程软件Mimics 15.0建立三维立体模型,将手术仿真成功的三维模型组件在3-Matic 7.0进行测量,对鼻窦内翻性乳头状瘤患者进行手术规划设计及术后随访观察。　结果　建立了与CT图像测量结果一致的颅骨、鼻窦及肿瘤的三维立体模型;建立了与手术入路一致的仿真鼻部通道的三维模型;确定了复杂鼻部肿瘤的手术方案及预后评估。术中切除肿瘤组织测量结果为X轴最大值为64.78 mm,Y轴71.21 mm,Z轴86.46 mm,总体积为58.88 ml,其形态、大小与术前三维重建测量分析结果基本一致。　结论　根据三维立体模型分析得出的数据设计手术方案,有助于顺利完成手术,对个体化鼻窦肿瘤手术设计具有重要的临床指导意义。     

微波消融有效消融体积模型实验研究

针对微波消融治疗需要监测消融区域的温度变化状态和获取有效消融体积的问题,通过离体猪肝实验,分析了消融区域的温升规律并建立了微波消融有效消融体积的数学模型。共进行了112例离体猪肝实验,采用40~70 W的不同微波功率和300~600 s的不同作用时间进行微波消融。实验在70 W微波功率作用下,实时采集了距离微波消融针5、10、15、20 mm处的毁损区域温度,对采用不同微波功率和作用时间得到的有效消融区域的短径、长径及体积数据进行了分析,并利用1stopt软件进行拟合。结果显示,消融区域不同位置的升温速度不同,距离微波针5 mm位置的升温速度为20 mm处的10倍左右;得到了有效消融区域的短径、长径和体积有关微波功率和作用时间的离体组织数学模型。消融区域的温升状态监测和有效消融体积模型的建立,有助于优化微波消融的术前治疗计划和进行实时消融治疗的效果评估。     

基于动态生物组织参数的微波热消融仿真研究

本研究采用基于实验数据的以温度为自变量的动态组织参数,建立了临床常用微波针的仿真模型,并在仿真过程中循环更新组织参数值以实现微波消融过程的动态仿真计算。仿真结果表明该模型的计算结果与实验数据具有较高的一致性,消融区域大小和形状及温度变化与实验结果相吻合。因此,该方法建立的微波消融动态模型,为临床微波消融治疗的手术计划制定、治疗温度实时监控及疗效评估提供了新的依据。     

计算机模拟建模及应用：微波消融治疗心房颤动的温度场

背景：心房颤动是临床上最为常见的持续性心律失常,微波消融是治疗房颤的一种新技术,在国内外临床应用时间短,经验不足。 目的：对国内外微波消融治疗心房颤动温度场的研究现状及新进展作一综述。 方法：应用计算机检索CNKI、EI、SCI数据库中关于微波消融温度场的文章,在标题和摘要中以“消融,心房颤动,微波,温度场”或“ablation,atrial fibrillation,microwave, thermal field”为检索词进行检索。 结果与结论：微波导管消融术对引起心律失常的关键部位(即靶点)进行精细标测,使靶点及邻近的心肌组织发生凝固性坏死,以破坏心动过速的病灶及折返途径,从而消除心律失常。在尽量减少对正常组织伤害的同时,保证消融切割线的连续性,对于房颤消融至关重要。实现温度场的计算机模拟能够全面反映温度场的分布规律,医护人员可以在热疗手术进行之前对治疗过程有比较直观的认识,提出比较详细的手术规划,并且可以在术中根据部分参数修正模拟结果和加热的时间与强度,达到理想的治疗效果。     

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     

医学影像资料三维重建及在解剖学教学中的应用

目的探讨利用三维重建软件构建人体三维模型在解剖学教学中应用。方法采集层厚为1mm的颈、胸部CT影像,利用三维重建软件Mimics对其进行三维重建,并将重建模型应用于本科学生的理论教学中,课后收集学生的学习感受。结果通过三维重建软件Mimics进行图像重建,清楚直观地再现胸廓整体的三维结构,也可单独显示肺、颈椎、胸椎、肋骨、胸骨等结构的三维形态。学生普遍反应学习效率提高。结论利用三维重建可直观显示人体三维结构,应用于解剖学教学可获得良好效果。     

2450MHz水冷式微波消融天线比吸收率的实验研究

探讨2450MHz微波天线比吸收率（SAR）的空间分布规律,以掌握微波天线的加热能力.以离体猪肝作为微波热消融实验对象,分别采用5组常用微波功率40W、50W、60W、70W和80W进行加热,每组以40例样本做热消融实验.实验中,每例样本被精确固定布放16个测温针并且分别进行前向和后向测温.结果 表明,SAR前、后向分布具有非对称性,从天线中心向四周有规律地衰减,并且SAR与加热功率之间没有线性关系,但数值随着加热功率增大而增大.近场点的温度模拟结果与实测值具有较好的一致性,从而验证了SAR检测结果的准确性.因此,该实验研究微波天线SAR分布的方法是有效的,SAR检测结果可用于温度场计算机模拟中的热载荷.     

基于影像的人体铸型标本三维计算机建模研究

目的开展基于影像的人体铸型标本的三维计算机建模研究。方法采集小腿铸型标本(有骨和动脉结构)以及肺铸型标本(有肺动脉、肺静脉及支气管结构)各1件,将小腿铸型标本与肺铸型标本进行CT扫描。将CT数据导入三维重建软件Mimics13.01(Materialise公司,比利时)对图像进行三维重建。利用软件自带的阈值设定(Threshold)、图像编辑(Edit)、区域增长(Region growth)等功能可对选定的结构进行图像分割,采用软件的三维计算功能(3D calculation)重建人体小腿铸型标本及肺铸型标本的三维模型。结果获得小腿铸型标本CT图像共获得1310层图像,层厚为0.2mm,肺铸型标本CT图像共获得674层图像,层厚为0.4mm。经过三维重建可获得小腿铸型标本和肺铸型标本的三维模型,与原始的铸型标本相比,三维重建模型可清楚直观地再现小腿铸型标本及肺铸型标本的三维形态,能够满足临床应用。结论对人体铸型标本开展图像三维重建研究,将使人体铸型标本更好地应用于临床,可为进一步进行快速成型制造及相关数字医学研究奠定基础,并将产生很好的社会及经济效益。     

一种用于肝癌微波消融空间定位的优化算法

目的在肝癌微波消融手术前,优化算法可自动计算出最佳进针路径,从而保证完全消融肿瘤的同时对正常组织损伤最小。本文提出一种基于三维肿瘤图形信息的术前规划的优化算法。方法首先在理论上将微波消融针的消融范围当作一个以进针方向为长轴的椭球体,然后通过不断改变球心位置及进针方向,找出一个可完全包含肿瘤的最小消融椭球,最后针对椭球形状及不规则肿瘤模型,将计算得到的消融效率作为评判算法优劣的标准。结果对于与消融椭球形状相同的肿瘤模型,消融效率可达99.5%以上,而对于其他肿瘤图形,消融效率取决于其形状及所用消融针类型。结论上述结果证明了本算法的正确性及可行性,且本算法对不同形状的肿瘤及不同类型的微波消融针均适用。     

微电脑微波手术仪的开发及临床应用

本文在介绍微电脑微波手术仪结构原理的基础上，重点讨论了微波功率自动检测控制方法，手术器温度场分布，腔内器官组织吸收功率分布，微波穿透深度计算等问题，最后对手术仪临床应用进行了分析总结。     

肝脏肿瘤三维可视化方法研究

肝脏肿瘤三维可视化是肝癌微波热疗规划系统设计中的关键技术,其重建效果的好坏将直接影响到手术计划的可靠性和有效性。本研究提出一种基于自动分割的肝脏肿瘤三维可视化新方法。首先使用基于图论的方法自动分割出肝肿瘤,然后借助新的移动立方体算法重建出肿瘤表面,最后调用OpenGL库进行肿瘤模型绘制与显示。对6例肝癌患者CT图像进行肿瘤三维重建,实验结果表明;分割过程不需要人为干预,三维重建时程也较短,肿瘤模型的显示效果令人满意。     

猪肺支气管树三维可视化模型的构建及意义

目的探讨构建猪肺支气管树三维可视化模型的方法及意义。方法采用改良环氧树脂混合液-氧化铅填充剂对新鲜完整猪肺标本进行灌注并铸型,并在铸型基础上行CT扫描获取原始二维断层图像数据集,利用Mimics 15.0软件构建猪肺支气管树三维可视化模型。结果构建猪肺支气管树三维可视化模型的三维效果逼真,不但清晰地显示肺支气管树的各叶分支走行及分布,而且可以在三维空间内任意缩放、平移及以任意轴为中心行任意角度旋转。此外,还可以对各叶支气管管径和距离进行测量。结论基于CT数据集,利用三维重建技术构建猪肺支气管树三维可视化模型,为解剖学教学提供形态学参考和后期的虚拟手术奠定基础。     

Mimics软件三维重建全骨盆几何模型模拟骨盆肿瘤切除假体置换

背景:CT扫描所得DICOM数据在Mimics软件中的运用是目前国际上公认的计算机辅助手术的"金标准"。目地:探索一条可行的计算机辅助手术途径。方法:将骨盆肿瘤病例CT扫描图像数据导入Mimics10.01软件,三维重建包含髂血管的全骨盆几何模型,并按Enneking and Dunhan提出的标准分型,该病例为TypeⅡ型。利用mimics软件的三维重建全骨盆几何模型的各项数据进行术前测量,设计肿瘤切除范围,并进行模拟肿瘤切除假体置换。结果与结论:利用mimics软件重建的全骨盆三维几何模型可准确反映骨盆的三维立体结构和预测肿瘤的大小,并可进行任意旋转观察,精确测量出相关的各项指标。为定制假体提供有意义的参考数据,有效实现了骨盆肿瘤广泛切除特制假体置换术的模拟。结果提示Mimics软件重建的包含髂血管的全骨盆几何模型可立体直观显示骨盆内部解剖结构并明确肿瘤分型。Mimics可以为术前设计和手术模拟提供快捷、便利、精确、可重复运用的模型。     

小型猪冠状动脉的三维建模与3D打印研究

目的探讨小型猪冠状动脉三维模型的构建方法及其3D打印模型的意义。方法选取1例新鲜正常离体小型猪心脏,灌注"环氧树脂-氧化铅"填充剂并铸型后,行128层螺旋CT薄层扫描采集二维图像数据集,利用Mimics 19. 0软件构建小型猪冠状动脉数字化三维模型,3D打印机打印其实体模型。结果基于CT原始数据,利用Mimics 19. 0软件成功构建出小型猪冠状动脉三维模型。重建模型清晰逼真、立体感强,可在三维空间任意缩放、平移及任意角度旋转,且可通过调整阈值范围分割显示左、右冠状动脉及其分支走行分布。结论血管三维重建技术和3D打印技术可以直观显示虚拟和现实小型猪冠状动脉的三维状态,可有效地辅助当前数字化、精准化医疗的发展方向,可为先心手术和影像解剖学教学提供一个仿真平台和实践工具。     

微波消融对正常家猪各级支气管及伴随结构的影响

目的通过观察各级支气管及伴随结构的病理变化,探讨微波消融对各级支气管及伴随血管、淋巴管、神经的影响,为临床治疗提供实验依据。方法10只健康家猪分为2组,进行经皮穿刺正常肺组织微波消融,分别于消融后3d（A组）、28d（B组）各宰杀5只,观察微波消融后消融损伤区形态及各级支气管和伴随血管、淋巴管、神经的病理表现。结果①随着支气管腔的变小,微波对支气管的损伤加重;对主支气管、二级支气管的损伤较轻,各级支气管消融后28d呈恢复表现。②微波消融对于肺组织中的大血管有轻度损伤,对小血管损伤较重。③微波消融对于淋巴管、神经均有损伤,且神经损伤未恢复正常。结论CT引导下经皮穿刺微波消融治疗肺部肿瘤是一种可以耐受且对大支气管、大血管影响轻微的微创治疗方法。     

64层CT造影断层图像虚拟技术和CT仿真结肠镜的临床应用

背景：虚拟内窥镜能够充分显示结肠的解剖形态以及病变部位,并从狭窄、梗阻处两端观察肠腔的解剖和病变。结合三维图像还可了解肠壁以及腔外的情况,更有利于肿瘤的定性以及分期诊断。 目的：探讨64层CT造影断层图像虚拟技术和64层螺旋CT三维成像与仿真内镜在结肠肿瘤诊断中的应用价值。 方法：应用Philips/Brilliance 64 CT对10例术后病理标本证实的结肠癌(8例)和结肠息肉(2例)进行容积扫描。Mimics软件用Marching Cubes算法对肠管进行面绘制及用虚拟内镜法重建三维图像及基于CT造影二维图像对大肠及周围结构等各种组织进行三维重建,并与Brilliance workspace工作站三维成像和仿真内镜结果相比较。 结果与结论：10例三维成像效果良好,虚拟内镜与CT仿真内镜显示基本一致。虚拟结肠镜结合多结构数字模型重建可以提供更多信息,有助于病变的准确定位,能准确反映其复杂的解剖结构及空间毗邻关系。说明64层CT造影断层图像虚拟技术能达到与CT仿真内镜结合三维成像同样的敏感性和特异性,加上各种组织三维重建技术可以提供较仿真内镜更丰富的信息。     

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。     

个体化组织工程支架CAD设计与RP制作的方法的研究

目的 开发一种内部孔隙有规律地相互连通的组织工程支架的制作方法，避免以往通常采用的组织工程支架制作方法的缺陷。方法 采用CT／MRI扫描三维重建建立待修复组织的解剖模型，采用CAD软件设计支架内部结构建立解剖外形支架的实体模型，选择合适的快速成型方法精确制作组织工程支架原型。结果 经CT／MRI图像三维重建、CAD设计建立模型指导立体光固化工艺成功制作了三维外形的支架。结论 采用以上方法设计、制作个体化的组织工程支架是可行的。     

基于X射线相位衬度成像技术的兔眼球血管重建

目的 利用X射线相位衬度成像技术构建兔眼血管网的三维可视化模型,观测兔眼虹膜血管的形态学特征。结果 用硫酸钡对新西兰白兔眼球血管进行造影,利用X射线相位衬度成像技术采集离体兔眼样本的高精度投影图像。图像经由滤波反投影法重建出断层图像,利用Amira 5.2.2软件进行三维重建。方法 高精度投影图像中眼球主干血管清晰连贯,能够观测到部分细小血管的分布及走向,可分辨的最小血管直径约为10 μm;CT扫描图像三维重建后得到兔眼血管网的三维模型,精确到虹膜动脉大环4级分支结构,最小血管直径可达40 μm。结论 利用X射线相位衬度成像技术可以比较清楚地观察到兔眼血管,并且能够在一定程度上构建出血管网的三维可视化模型,为眼球内血管血流动力学分析提供依据,对青光眼的临床研究具有参考价值。     

超声引导微波消融对离体羊胸腺作用的实验研究

目的将微波消融应用于羊胸腺组织,固定消融功率,分析消融灶大小随消融时间变化的趋势,观察消融灶的大体及组织学变化,比较超声下气化范围和实际消融灶大小的关系。方法新鲜离体羊胸腺50个,羊胸腺最厚处约2~3 cm。根据消融时间不同分为4组,即30 s组、40 s组、50 s组、60 s组。在超声引导下,利用微波消融治疗仪(含冷循环装置)和发射段长5 mm、直径2 mm的电极,设置消融功率为40 W,对离体羊胸腺组织进行不同时间(30、40、50、60 s)的微波消融,测量气化区长径、消融灶长径及短径,并对消融灶行病理学检查。结果随着消融时间延长,气化区长径、消融灶长径、短径和消融灶体积均呈现增大趋势;气化区长径与消融灶长径呈线性相关(r=0.968,P0.05);在相同消融时间下,气化区长径小于消融灶长径(P0.05);消融灶质地变硬,边界清晰,光学显微镜下消融灶内胸腺组织形态失常,其内淋巴细胞难以辨认。结论微波消融羊胸腺组织时,固定微波消融功率,消融灶大小随消融时间延长而增大;所得消融灶长径明显大于超声下气化区长径,临床通过气化范围评估消融程度需要慎重。