仿真三维虚拟支架技术在脑动脉狭窄介入治疗中的作用

目的探讨仿真三维虚拟支架技术在脑动脉狭窄介入治疗中的作用。方法选取脑动脉狭窄支架介入治疗患者34例,分为2组。三维数字减影脑血管造影(3D-DSA)组22例,其中男性13例,女性9例;年龄48~74岁,平均年龄62.5岁;通过3D-DSA重建方法,确定脑动脉狭窄的程度和部位,运用虚拟支架血管分析程序,得到脑动脉狭窄的虚拟支架数据参数,并指导血管内治疗。对照组12例,其中男性8例,女性4例;年龄52~76岁,平均年龄64.3岁;采用普通脑血管造影指导血管内治疗。结果与普通DSA相比,3D-DSA重建图像能够多角度清晰地观察和显示脑动脉狭窄的部位、形态、狭窄程度;以虚拟支架技术的数据参数为依据,选择相应型号的支架行介入治疗效果更满意。结论 3D-DSA虚拟支架技术对脑动脉狭窄支架成形术有指导价值,便于施术者正确地选择合适的支架。     

新西兰大白兔脑动脉系统的数字减影血管造影成像

目的研究新西兰大白兔脑动脉系统的特点,为建立兔脑血管疾病模型奠定基础。方法新西兰大白兔20只,采用数字减影血管造影(DSA)方法,通过新西兰大白兔股动脉将微导管导入颈内动脉近端造影,分析新西兰大白兔脑动脉系统解剖。结果颅内前后循环系统显影清楚;新西兰大白兔具有与人类相似的脑动脉系统。结论超选择性脑血管造影有利于更好地显示兔脑前后动脉系统,新西兰大白兔脑动脉系统与人类相似,为建立兔脑动脉系统血管疾病模型提供较详细的影像学基础。     

大鼠动脉三维模型的构建和显示动脉精度的测量

目的:寻求快捷方便的动脉系统三维模型的构建方法,并测量其所能显示最细动脉管径,为穿支动脉的空间解剖研究提供条件。方法:选用SD大鼠,采用氧化铅-明胶灌注技术进行动脉灌注,螺旋CT扫描获得原始图像,导入Mimics软件构建大鼠动脉系统三维模型。根据动脉三维模型,定位所能显示的动脉远端,测量其直径,计算其平均值。结果:建立精确的大鼠动脉系统的三维模型,模型所能显示最细动脉直径为(0.65±0.16)mm。结论:通过氧化铅-明胶灌注、CT扫描和Mimics软件处理可精确、快捷的建立大鼠动脉系统的三维模型。该方法能够显示直径0.5～1mm左右的小动脉,为人体穿支动脉的空间解剖学研究提供了技术平台。     

三维DSA在颅内动脉瘤中的应用

目的 探讨三维数字减影血管造影(3D DSA)在颅内动脉瘤中的应用价值.方法 使用 GE Innova 3100平板血管造影机对40例疑似颅内动脉瘤患者行双侧颈内、外动脉和双侧椎动脉正、侧位2D DSA,进一步对感兴趣血管行3D DSA,通过容积再现(VR)进行颅内血管重建.结果 3D DSA检出39例动脉瘤患者,47枚动脉瘤,2D DSA检出31例动脉瘤患者,35枚动脉瘤,二者检出动脉瘤的长、短径无统计学差异(P>0.05),图像质量有统计学差异(P<0.05).2D DSA出现假阳性动脉瘤3枚,假阴性动脉瘤15枚,评估颅内动脉瘤的灵敏度为78.9%,特异性为85.2%;3D DSA没有出现假阳性、假阴性动脉瘤,评估颅内动脉瘤的灵敏度为100%,特异性为100%.在动脉瘤形态、瘤颈尺寸及与相邻血管间的关系的显示上,3D DSA明显优于2D DSA.结论 3D DSA作为脑动脉造影中2D DSA的进一步补充,对颅内动脉瘤的诊断与治疗具有重要价值.     

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     

Mimics辅助快速建立颅上颌复合体的三维有限元模型

背景：颅颌面部是骨骼系统中结构最复杂、功能最多样的的结构之一,要进行颅上颌骨复合体生物力学分析,就必须建立一个精准的三维有限元模型。 目的：探索快速建立完整颅上颌复合体三维有限元模型的方法。 方法：以牙列完整、咬合关系正常、磨牙为中性关系、牙周组织健康的成年志愿者作为建模素材,进行多层螺旋CT扫描,利用Mimics软件和MSC.Patran软件建立颅上颌复合体三维有限元模型。 结果与结论：探索出一条快速建立颅上颌复合体三维有限元模型的新方法。建立了三维坐标系下的可以从任意角度观察的健康人颅上颌复合体三维重建生物医学模型和三维有限元模型,由76 035个节点和373 819个单元组成。该模型具有较好的几何相似性和力学相似性。     

手指解剖结构的三维建模及临床意义

目的:应用计算机辅助模拟技术(CAD)建立手指解剖结构的三维模型.在计算机上实现手指解剖结构的三维演示.方法:根据手部解剖图谱及相关资料,应用3ds max的放样、多边形等算法建立三维模型.结果:应用上述方法成功地建立了手指解剖结构及指固有动脉逆行岛状瓣的三维模型.该模型可在电脑屏幕上自由旋转,隐藏不感兴趣结构.结论:应用三维建模软件进行手指解剖结构的三维演示是可行的,它有助于人们更好的理解和记忆解剖结构,进行手指手术设计.     

数字虚拟中国人男性一号循环系统的三维建模

目的建立虚拟中国人男性一号血管灌注循环系统的三维模型,为解剖教学以及临床虚拟手术研究提供三维数据模型。方法对数字虚拟中国人男性一号样本进行血管灌注,对获取的彩色断层图片进行空间配准和半自动交互分割,对分割后的数据通过并行算法进行快速三维重建处理。结果对灌注后的动静脉血管和心脏建立了三维模型;通过组合动脉和静脉以及心脏模型获得了全身循环系统的三维模型,弥补了数字化虚拟人体血管模型的空白。结论经过样本的动脉灌注处理之后,在获取高分辨率的切片数据的基础上,建立了精确、完整的血管模型。     

胎儿全身动脉系统数字化三维模型的构建及意义

目的　探讨胎儿全身动脉系统数字化三维模型的构建方法及其意义。 方法　采用“环氧树脂-氧化铅”填充剂对1例33周新鲜引产正常胎儿标本行全身动脉灌注并铸型,然后行64层螺旋CT薄层扫描采集二维图像数据,利用Mimics重建胎儿全身动脉系统数字化三维模型。 结果　基于CT原始数据,利用 Mimics 15.0软件成功构建出胎儿全身动脉系统数字化三维模型。重建得到的模型立体感强,三维效果逼真,与胎儿全身动脉血管铸型一致性高,可以清晰再现胎儿动脉主干及其分支的形态结构,且可进行任意缩放、任意角度旋转观察。 结论　胎儿全身动脉系统数字化三维模型的构建能够全面展示胎儿全身的各级动脉,为胎儿血管的后续研究提供了良好的支撑平台;该模型还可为宫内手术及宫内输血等提供解剖支持。     

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。     

Three-dimensional visualization of pelvic vascularity

The aim of this study was to establish a 3D digitized model of pelvic vasculature for anatomic study, preoperative planning, and virtual reality. Three adult fresh cadavers were perfused with carboxymethyl cellulose/lead oxide mixture to mark blood vessels, and subjected to multilayer spiral computed tomography scanning to obtain a series of thin sections. Then, the 2D images of the pelvis and pelvic blood vessels were transformed into 3D digitized models using Mimics 11.0. The 2D images of carboxymethyl cellulose/lead oxide filled arteries had the features of entire outline and few constructed defects. The 3D digitized models of the pelvis and pelvic artery system displayed spatial location and the adjacent relationship of arteries with the pelvis. Not only the well-known arteries but also the tiny blood vessels in the reconstructed structures were well demonstrated and observed interactively. The reconstructed tissue flaps, including a lobulated skin flap with the pedicle of superficial epigastric artery, and an iliac flap with the pedicle of deep iliac circumflex artery, demonstrated their blood supply area. This indicated that the modified technique of vascular perfusion with carboxymethyl cellulose/lead oxide and reconstitution with Mimics 11.0 software contributed to 3D digitized model of pelvic vasculature.     

胫骨近端骨折三维重建复位及数字钢板设计

背景：CT重建骨折三维模型不能进行虚拟复位、内固定,不能制定合理的修复方案,无法完全满足临床骨科医师的需要。 目的：探讨应用软件在胫骨近端骨折中进行三维重建、复位并设计数字钢板的方法。 方法：按照AO分类标准,将9具膝关节标本制作成胫骨近端A1-3、B1-3、C1-3类型骨折模型,进行高速CT薄层扫描,在Mimics中对9种类型的骨折模型进行重建、复位,以Solidworks进行内固定钢板、螺钉的设计,并在骨折复位三维模型上进行虚拟内固定。 结果与结论：9种类型骨折均进行了三维重建、复位,完成内固定钢板及螺钉设计以及虚拟内固定,并以A3、B3、C3类型演示。提示应用Mimics及Solidworks可在个人电脑上设计出胫骨近端骨折数字钢板,可为现实修复手术提供参考。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

Three-dimensional reconstruction and quantitative analysis of the brain stem nuclei based on fast centroid auto-registration

This paper introduces a three-dimensional (3D) reconstruction algorithm of the brain stem nuclei based on fast centroid auto-registration. The research is based on methods and theories of computer stereo vision, and by image information processing three-point pattern local search, registration and auto-tracing for the centroids of the brain stem nuclei were accomplished. We adopt two-peak threshold, edge detection and grayscale image enhancement to extract contours of the nuclei's structures. The experimental results obtain the spatial structure information and 3D image of the brain stem nuclei, show spatial relationship between 14 pairs of nuclei, and quantitate morphological parameters of each type of nuclei's 3D structure. This work is significant to neuroanatomy research and clinic applications. Furthermore, a software system named BRAIN.HUK is established.     

基于MRI建立膝关节前交叉韧带三维数字化模型

背景：近年来有关膝关节前交叉韧带三维数字化模型的研究在国外发展迅速,但在国内,未见对包括全膝关节及前交叉韧带在内的三维数字化模型进行基础解剖研究的报道。 目的：评估运用MRI二维图像及MIMICS软件建立膝关节及前交叉韧带三维数字化模型的真实性及可靠性。 方法：选择20例新鲜成人尸体正常膝关节标本,利用MRI对标本进行二维扫描,获得层厚为1.0 mm的连续图像资料,将该资料以DICOM格式导入计算机并利用MIMICS软件进行三维重建,建立包括股骨远端、胫骨近端、前交叉韧带、半月板、髌骨及腓骨等在内的双膝关节三维实体数字化模型,利用测量软件测量相关指标;同时对尸体标本进行解剖并测量膝关节前交叉韧带的相关参数,与模型所测指标行配对比较。 结果与结论：尸体标本测量数据与三维实体数字化模型测量数据的结果差异均无显著性意义(P > 0.05)。提示利用MRI采集获得的人体膝关节及前叉韧带图像数据可以建立较为真实可靠的膝关节及前交叉韧带三维实体数字化模型。     

基于区域生长法的冠状动脉三维分割

根据图像序列,对患者冠状动脉进行三维重建,有利于医生对冠脉病变部位做出准确诊断。首先利用光线透射法（ray casting method）并结合ITK和VTK函数库对CT扫描图像序列进行三维重建,得到胸腔三维模型,之后利用区域生长法（region growing method）进行冠状动脉三维分割,实现冠脉模型的重建任务。实验结果表明,本文算法可以成功的提取出冠状动脉的主要分支。结合VTK和ITK函数库,计算机可以有效地实现胸腔三维模型的重建以及冠状动脉的分割工作,对医生直观的了解冠状动脉的解剖结构及冠心病的临床诊断有重要意义。     

Relationship Between the Contrast Effects of Raw Data Projection Images from Three-Dimensional Digital Subtraction Angiography and the Optimal Volume Rendering Parameters

Volume rendering (VR) is a technique commonly used for the reconstruction of three-dimensional (3D) digital subtraction angiography (DSA) images, and the rendering parameters greatly affect the characteristics of the 3D image. This study aimed to test whether the optimal VR parameters for 3D DSA could be estimated from the contrast effects in rotational two-dimensional (2D) DSA images acquired using 3D DSA. Simulated blood vessels filled with various concentrations of contrast medium were scanned, and the 3D DSA data sets were reconstructed. The syngo AX vessel analysis software that was able to analyze 3D DSA VR image was used for objective measures. Raw data projection images of the 3D DSA data sets in which the mean diameter was calculated as a true value by the software at nine different thresholds for vessel segmentation were selected. In each image set, five images of all 133 rotational 2D DSA images were selected, and the contrast-enhanced area was extracted using a region-growing algorithm. Mean values and standard deviations of each contrast-enhanced area were calculated, and as the thresholds for vessel segmentation of the software increased by 500 every time, significant differences were observed in the mean values (P < 0.01). This optimal threshold can be applied to the window settings of the VR technique. Therefore, the optimal VR parameters for 3D DSA may be determined by analyzing the contrast effects of the raw data projection images, and user-dependent over- and underestimations of 3D DSA VR images also may be prevented.     

颈部深静脉穿刺置管三维虚拟穿刺仿真模型构建

背景：应用颈部深静脉三维可视化模型进行虚拟穿刺仿真,提高临床深静脉穿刺技能的研究还处在探索阶段。 目的：寻求三维虚拟穿刺仿真技术在颈部深静脉穿刺置管中的应用 方法：取健康志愿者CT断面图像,Mimics软件对颈部各种组织半自动分割和重建,三维化显示颈部深静脉及周围解剖结构,并模拟颈部深静脉穿刺,包括模拟颈内静脉,锁骨上静脉和锁骨下静脉穿刺。 结果与结论：成功模拟颈部3种深静脉穿刺,显示虚拟穿刺针和周围解剖结构三维毗邻关系,并测量穿刺进针的安全角度、深度、最佳穿刺路径。三维虚拟穿刺仿真技术为颈部深静脉穿刺提供直观形态学参考。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植;肝移植;移植;心脏移植;组织移植;皮肤移植;皮瓣移植;血管移植;器官移植;组织工程全文链接：     

基于CT影像的人体踝关节三维重建

以踝关节的生理解剖结构为理论依据,利用踝关节的CT图像作为二维数据源,通过医学图像处理软件Mimics建立踝关节的三维模型,然后使用3-matic对三维模型的网格进行优化,最后对优化前后的模型进行对比分析。结果发现经过优化后的踝关节三维模型在结构上与人体真实的踝关节结构并无明显的差异,精确程度满足要求,对于患者病情的分析及治疗方案的确立具有重要的指导意义。     

The Cleveland Clinic PediPump: virtual fitting studies in children using three-dimensional reconstructions of cardiac computed tomography scans

The fitting of implantable ventricular assist devices (VADs) is a particular challenge for pediatric patients and patients with small body surface area. The purpose of this study was to determine optimal placement of the PediPump, a pediatric VAD currently under development at the Cleveland Clinic, using virtual three-dimensional (3D) on-screen models. Digital models were created from computed tomographic datasets of pediatric hearts using commercially available 3D image processing software. Pixels representing the myocardium, great vessels, sternum, and rib cage were selected and rendered as on-screen models (n = 13) from pediatric patients with or without congenital heart disease (median age 42 months; range 2 days to 13 years 11 months). Using 3D model manipulation software, virtual models of the PediPump (70 x 10 mm) were combined on-screen with the anatomic models. A variety of virtual fitting options were created, which allowed easy detection of device interference with surrounding tissues. Generation of 3D on-screen models of cardiac structures in relation to PediPump placement has provided useful preliminary fitting information, which is being used to guide further development of this device.     

兔经股动脉插管自体血栓大脑中动脉栓塞模型

目的经股动脉途径行选择性颈内动脉插管建立兔大脑中动脉（MCA）血栓栓塞模型,并评价其技术可行性及模型的稳定性。方法新西兰大白兔30只,雌雄不限,平均兔龄14个月,体质量4.1kg。对照组10只,实验组20只。经股动脉途径行选择性颈内动脉数字减影血管造影（DSA）,实验组向颈内动脉内注射1~5枚血栓,对照组仅注射造影剂。行DSA,观察脑血管闭塞情况,用改良Bederson评分法评价神经功能缺损,CT灌注成像观察脑血流灌注,磁共振扩散加权成像（DWI）、2,3,5-三苯基氯化四氮唑（TTC）染色观察脑梗塞情况。结果实验组17只兔（85%）脑缺血模型建立成功,表现为手术侧MCA主干闭塞,神经功能缺损,MCA供血区血流灌注异常,DWI信号、TTC染色异常。3只脑缺血模型建立失败,其中2只为颈内动脉栓塞,1只闭塞的MCA再通。对照组影像学及病理学均无异常。两组CT灌注参数差异有显著统计学意义（P〈0.01）。结论经股动脉途径行选择性颈内动脉插管建立兔MCA血栓栓塞模型具有创伤小、易存活等优点。选择合适的血栓及熟悉兔颈内动脉系统解剖及变异能提高局灶性脑缺血模型的稳定性及可重复性。