数字人脑可视化平台的构建研究

目的 建立数字人脑可视化平台.方法 选取中国可视化人(Chinese visible human,CVH)的脑部切片图像,在Windows平台上以Visual C++为开发工具,结合可视化类库VTK,进行数字人脑可视化平台的框架构建、摹于MarchingCube(MC)算法的三维重建及基于3D Widget的三维模型交互式虚拟削切等可视化展示.结果 建立了数字人脑可视化平台,实现了多值面绘制和体绘制重建、精确的交互式三维剖切、任意方位虚拟切片的动态观察及三维场景渲染参数动态设置等多种功能.结论 数字人脑可视化平台能真实展示人脑的解剖特征,可为人脑解剖教学和脑外科手术计划制定等各种临床应用提供平台支持.     

数字人体肝脏可视化研究

数字人体计划作为一个大型的科学研究工程,利用计算机技术实现人体结构及功能的虚拟,将对未来医学及相关学科的发展将起到巨大的影响[1,2].目前,数字化虚拟人体计划的研究正处在可视化人体研究阶段,在计算机上建立数字化人体结构的三维模型,实现人体结构的科学计算可视化[3,4].肝脏作为人体最大的实质性器官,解剖结构复杂且具有重要的生理功能,应用可视化人体数据集建立肝脏数字化三维模型,对掌握肝脏特别是肝内解剖结构的复杂性,提高肝脏疾病的诊断率,开展计算机辅助肝脏外科手术和肝脏三维适形放射治疗具有重要的基础研究意义.本文就可视化人体在肝脏科学中的研究进展进行综述.     

肝脏静脉管道系统三维可视化应用研究

目的 应用医学图像三维重建技术为肝脏静脉管道系统提供针对临床应用的肝脏三维解剖可视化数据.方法 利用三维重建技术对经正常人体下腔静脉平面至肝脏下缘平面的连续横断薄层断面图像进行二维重采样和三维可视化,对肝后段腔静脉管道和肝内静脉系统进行轮廓提取和三维重建,构建三维解剖模型.结果 肝脏数字化可视模型能清晰显示肝内静脉管道系统的空间结构特征与三维立体关系.结论 肝脏三维模型的建立更直观地显示了肝内静脉管道系统的解剖立体构象及其毗邻关系并能获取三维数据,为肝脏数字解剖学的深入和肝脏外科手术及肝内血管介入治疗提供更为细致完善的技术手段.     

数字虚拟肝脏及其研究进展

数字虚拟肝脏是根据肝脏图像数据、可视化人体肝脏数据集或肝脏CT、MRI数据重建获得的计算机肝脏模型.在肝脏外科中主要应用于术前规划、模拟手术,取得了较好的效果;数字虚拟肝脏能精确显示肝内各种管道的解剖结构、空间位置,对深入理解肝脏超声图像特征、对准确进行肝内病灶定位大有裨益;数字虚拟肝脏在医学教学中也得到了广泛的应用.随着数字虚拟肝脏研究的不断深入,数字虚拟肝脏软件系统的开发,数字虚拟肝脏的应用也必将与时俱进.     

基于64排螺旋CT扫描数据的肝脏图像分割和三维重建

目的 研究肝脏CT扫描图像中肝脏和肝内血管管道的分割方法及3D肝脏应用于肝脏虚拟手术的可行性及实用性.方法 利用正常人肝脏64排螺旋CT薄层扫描数据集,采集二维图像数据,利用图像处理软件Photoshop和MIMICS软件对二维图像数据进行肝脏及其肝内管道的图像分割和三维可视化重建,并对3D肝脏及其内部血管管道的效果进行评价.结果 肝脏的64排螺旋CT薄层扫描数据集:共获得658层CT扫描图像.分割后的肝脏边界清晰.肝内管道数据无丢失.分割后图像连续观察肝脏连续性好,无中断现象.重建的肝脏轮廓能真实反映肝脏的实际体积,具有肝脏的解剖标志,重建的管道结构清晰,管道连续、自然.通过调节肝脏的透明度可同时显示肝脏和肝内的动脉、静脉和门静脉各分支.结论 利用Photoshop图像处理软件对不同扫描时相的图像进行分割,方法简单实用,分割效果理想,重建时采用二次域值设置可分别将肝脏和肝脏内部管道系统重建,重建后的肝脏模型三维效果逼真,立体感强.既能够显示肝内各主要管道系统的空间位置关系,又能准确地反映肝脏轮廓体积,为虚拟手术奠定了准确逼真的3D肝脏模型.     

盆腔血管三维可视化及其临床意义

目的采用放射造影术,建立盆腔血管的三维可视化数字解剖模型。方法应用放射造影和CT扫描的人体数据集,运用Mimics10.01软件,在计算机上实现盆腔血管解剖结构的三维可视化。结果成功建立了盆腔内主要血管解剖结构的三维可视化模型,获得非常清晰血管三维重图像,边缘光滑、层次分明。该模型能进行任意方位的旋转,并以多彩色的形式表现,能清晰地显示出各个方位的解剖结构。结论可视化盆腔血管三维重建模型,为盆腔微创手术和盆腔血管内介入治疗的开展提供了直观的数字化解剖依据。重建的三维模型可以提供正常腰区皮瓣的三维动态解剖,为虚拟手术奠定了基础。     

Web环境下人体数据集三维可视化初步研究

目的使用可视化工具包(theVisualizationToolKit,VTK)的重建算法对中国可视化人(Chinesevisiblehu-man,CVH)数据集进行重建,结合虚拟现实建模语言(virtualrealitymodelinglanguage,VRML),互联网环境下实现远程访问并对重建结果进行交互操作。方法应用数字化可视人体数据获取技术,对双侧肱骨图片进行三维重建,生成基于网络的立体结构。结果重建出双侧肱骨的三维立体图像,在网络浏览器窗口能任意角度和比例大小对它们进行观察,清楚显示了其空间位置关系。结论本研究以VTK和VRML为基础,实现CVH数据集三维可视化重建,为深入研究和实现更多解剖结构可视化以及科学计算提供支持,也为解剖远程网络教学提供了范例。     

复杂性肝脏肿瘤切除三维可视化精准诊治指南（2019版）

基于肝脏三维可视化的虚拟肝切除在中国得到越来越广泛的应用,为肝脏肿瘤精确诊断、术前评估、手术规划和术中精准指导提供了安全而有效的方法,该技术在复杂性肝脏肿瘤诊治中的技术优势及重要意义也已逐渐得到认可。为规范三维可视化技术在复杂性肝脏肿瘤的精准诊疗中的应用,本指南对以下几个方面进行了研究：（1）三维重建同质化处理与质控体系的建立;（2）个体化腹腔器官和病灶的三维可视化模型的建立;（3）三维可视化个体化血管分型和量化分析;（4）复杂性肝脏肿瘤肝脏血管三维可视化分型、分级;（5）三维可视化模型建立后的手术模拟评估体系;（6）三维可视化肝脏3D打印在复杂性肝切除术的应用;（7）虚拟现实技术;（8）ICG分子荧光成像;（9）多模图像融合实时导航技术;（10）三维可视化指导精准复杂性肝切除术的术前规划;（11）三维可视化技术对肝癌其他治疗手段的指导作用;（12）三维可视化技术对肝癌手术后复查的指导作用。肝脏三维可视化技术为复杂性肝脏肿瘤的术前精准评估病情、术前规划、手术导航等实施提供了新的方法,为病人获得最佳的康复效果发挥强而有力的支持作用,具有重要的临床应用价值。     

三维可视化、3D打印及3D腹腔镜在肝肿瘤外科诊治中的应用

目的：研究三维可视化、3D打印、3D腹腔镜（3-3D技术）在肝脏肿瘤外科诊治中的应用价值。方法收集2013年11月~2015年1月22例肝脏肿瘤患者资料,首先进行上腹部薄层CT扫描,收集CT数据,然后利用MI-3DVS软件进行三维可视化、肝脏脉管分型、虚拟肝切除等术前规划。将三维可视化的STL文件打印3D物理模型,进行肝预切除面界定。采用3D腹腔镜进行解剖性肝切除。观察手术时间、术中出血量、实际肝切除体积、术后住院时间。结果肝动脉按Michels分型：Ⅰ型19例,Ⅱ型2例,Ⅷ型1例;门静脉按Cheng分型：Ⅰ型17例,Ⅱ型2例,Ⅲ型2例,Ⅳ型1例。肝静脉根据Nakamura分型：Ⅰ型10例,Ⅱ型7型,Ⅲ型5例。虚拟切除肝体积490±228 ml,残肝体积885±139 ml;残肝体积与功能肝体积之比0.71±0.11。3D打印模型立体显示了肝肿瘤和脉管的空间关系。20例完成腹腔镜肝切除术,2例中转开腹。手术时间186±92 min,术中出血量284±286 ml,实际切除肝体积491±192 ml,术后住院时间为8.6±3.7 d。结论3-3D技术有助于术前安全评估、关键解剖部位的定位、实时导航手术和解剖性肝切除术。     

一种半自动的肝脏分段方法及三维可视化实现

肝脏分段是精准肝切除手术的解剖学基础,肝脏切除手术可以大幅度降低手术的发病率和减小术后的死亡率,被广泛采用。但是,由于肝内血管复杂多变,医生根据二维CT影像估计肝切除的位置仍然存在一定的风险。肝脏分段的三维可视化有助于医生术前全面了解肿瘤的位置、大小与周围血管的空间毗邻关系。根据Couinaud肝分段理论,并结合外科医生的实践经验,提供了一套肝分段的三维可视化系统。系统有效避免了由于肝内血管结构的多样性所导致的部分分段结果与解剖结构不一致的现象,为外科医生提供了一种快速、直观和有效的肝脏分段方法。     

Three-dimensional reconstruction of digitized human liver: based on Chinese Visible Human

Background Comparing with two dimensional （2D） imaging, both in diagnosis and treatment, three dimensional （3D） imaging has many advantages in clinical medicine. 3D reconstruction makes the target easier to identify and reveals the volume and shape of the organ much better than 2D imaging. A 3D digitized visible model of the liver was built to provide anatomical structure for planing of hepatic operation and for realizing accurate simulation of the liver on the computer. Methods Transverse sections of abdomen were chosen from the Chinese Visible Human dataset. And Amira software was selected to segment and reconstruct the structures of the liver. The liver was reconstructed in three-dimensions with both surface and volume rendering reconstruction. Results Accurately segmented images of the main structures of the liver were completed. 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. Conclusions The reconstructed liver is realistic, which demonstrates the natural shape and exact position of liver structures, tt provides an accurate model for the automated segmentation algorithmic study and a digitized anatomical mode of viewing the liver.     

光线投射算法在肝CT图像三维可视化中的应用

肝脏CT图像的三维可视化具有重要的科研价值和实用意义。直接体绘制技术已经成为三维体数据集可视化的一种重要方法。光线投射算法是一种实现原理相对简单且绘制结果精确可靠的体绘制算法,但传统算法绘制速度较慢。综合研究了现有的主要优化技术：感兴趣区域划分、空间跳跃技术及体素分类的快速三线性插值的思想,加速了光线投射算法,实现了对肝CT图像三维重建。     

Value of a virtual hepatic segment model in assisting in the ultrasonic localization of intrahepatic lesions

Background During scanning of the right hypochondrium and right intercostal regions with an ultrasonic transducer,several ultrasonic images of oblique sections are obtained.It is still a challenge for ultrasonography to divide these nonconventional sections into an accurate hepatic segmentation pattern.The aim of this research was to investigate the value of the virtual hepatic segment model （VHSM） in assisting the ultrasonic localization of space-occupying hepatic lesions.Methods VHSM was constructed via 3D reconstruction according to the first Chinese visible human dataset.Preoperative ultrasonography,contrast-enhanced CT scan and VHSM techniques were performed in 100 patients with spaceoccupying focal lesions in the liver parenchyma for segmental localization.The results of these three techniques were compared with the operative findings.Results VHSM was successfully detected on 2D sectional images by 3D reconstruction through surface rendering and volume rendering.The model could simulate ultrasonic directions to conduct a virtual dissection on any section plane,and fine liver segmentation could be displayed in any virtual plane.In 100 patients,there were 112 liver space-occupying focal lesions distributed in 148 liver segmentations.Regarding the positioning accuracies for lesions of different sizes and the lesion segmental distribution accuracies estimated using the three methods mentioned above,ultrasonography exhibited a significantly lower accuracy than VHSM for the segmental localization of lesions （P ＜0.05）,and contrast-enhanced CT was not significantly different from ultrasonography plus VHSM （P ＞0.05）.Conclusion VHSM increased the accuracy of ultrasonic localization of space-occupying hepatic lesions,particularly in hepatic hypovascular regions.     

肝脏管道灌注后数字化虚拟肝脏及其手术

目的:肝脏管道灌注后进行数字化虚拟肝脏及其手术的研究. 方法: 用四种颜色的灌注材料对肝脏的四种管道分别进行灌注和固定,然后进行包埋、冰冻和铣切,获取连续肝脏断面图像数据集. 再将数据集的图像经配准和分割后在VTK的基础上,使用面绘制和体绘制相结合的方法,进行三维重建和虚拟切割实验. 结果: 获取肝脏连续肝脏断面图像910张,且四种管道颜色不同. 三维重建肝脏模型形态逼真,能随意旋转、放大和缩小,通过设定肝脏及其各管道结构的透明度和颜色能单独或组合显示各结构. 并且在模型上能行虚拟肝脏切割实验. 结论: 不同颜色灌注材料对肝脏管道灌注后铣切获取连续断面数据集有益于肝实质及其内部各管道的识别. 以此进行三维重建和虚拟手术的研究,有益于肝脏解剖学和肝脏外科的研究.     

医学三维动态超声实时体绘制

三维动态超声具有非常广泛的发展前景和临床应用。但是三维动态超声的数据结构不属于三维规则数据场。所以不能直接在微机上采用三维纹理加速算法实现实时体绘制。本文首先介绍了基于微机平台的针对三维规则数据场三维纹理体绘制加速算法。通过现代微机显卡结构的分析讨论，本文提出了利用现代微机显卡中的顶点渲染器编程实现三维动态扇扫数据场到三维规则数据场的快速变换，然后利用显卡中．的三维纹理快速运算功能。从而在普通微机平台上实现了三维动态超声的实时体绘制。本方法具有很广泛的应用价值。     

基于"中国数字人"切片建立包含牙列的下颌骨三维模型

目的 利用虚拟人数据资料借助医学三维重建软件快速重建包含下颌牙列的人体下颌骨三维模型,为数字化虚拟人体作出技术探讨.方法 选择合适的尸体标本,经固定、动脉灌注、包埋、数据采集后获得虚拟人数据集,按照不同数据格式保存虚拟人切片图像数据.为今后不同规模的人体解剖结构重建目的 作准备.取虚拟人切片数据图像中下颌骨切片部分图像共计280张经二维图像处理软件去噪、描边后导入专用医学三维重建软件进行下颌骨的三维重建,生成的下颌骨三维模型经表面光滑处理后进行渲染.结果 利用虚拟人的数据得到了包含牙列的下颌骨精细的三维模型,在三维方向上真实地再现了下颌骨的解剖形态.结论 利用中国数字化可视人体图像能建立准确的下颌骨三维模型.     

螺旋CT三维血管成像在重复肾切除术中的应用

目的探讨螺旋CT三维血管成像在重复肾切除术中的对肾血管处理的应用价值。方法采用多层螺旋CT对2007年4月—2010年2月期间12例重复肾患者术前进行螺旋CT三维血管成像,对所得图像分别用最大密度投影、多平面重组及容积再现等三维成像技术进行分析,指导术中对。肾血管的处理。结果术前经螺旋CT扫描获得的上下位肾血管的解剖及变异血管与术中探查相吻合,手术均获成功,术后随访3～18个月,无出血及漏尿等并发症,下半肾功能良好。结论螺旋CT三维血管成像作为一种无创的、有效的血管成像技术,术前能全方位清晰地显示上下位肾血管的解剖结构及变异血管,在重复肾切除术中对肾血管的处理有重要的指导作用,能有效减少术中术后并发症。     

三维超声成像对胃肿瘤诊断价值探讨

目的：探讨胃肿瘤三维超声重建方法及临床应用前景。方法：对３１ 例胃肿瘤进行三维超声重建,所用仪器为奥地利产ＣＯＭＢＩＳＯＮ－ ５３０ 型三维超声成像系统。结果：透明成像模式,与其它成像模式如ｘ 线成像模式和表面成像模式组合,能同时识别胃肿瘤与周围组织的空间毗邻关系。结论：胃肿瘤的三维重建将对胃部疾病的诊断及制定治疗方案提供更为丰富的信息。     

基于B/S结构的医学影像3D电子书签系统设计与实现

目的：提出一种结合VTK工具包和Web网络技术的在线医学影像三维书签系统架构方案,辅助临床影像诊断。方法：首先,以服务器为中心的非对称处理模式,将图像渲染工作交由专业服务器完成并投影二维图交由客户端下载显示,实现客户端无特殊硬件支持的“伪3D”交互;然后,建立基于JSON结构的用户操作事件存储模型,记录、追踪操作事件;最终,引入AJAX技术,实现客户端网页与服务器间的即时通讯和无闪烁同步。结果：建立一套纯净网页的医学影像三维书签系统,在家庭网络环境下,具备三维可视化观察、“书签”记录和历史回放的功能,客户端无需安装任意软件和特定硬件支持,并可在个人电脑、平板电脑和智能手机终端的任意操作系统版本下使用。结论：在提高临床辅助诊断效率和降低成本方面有一定帮助,可应用于远程医疗和区域医疗的影像子模块。     

16层螺旋CT血管造影对主动脉夹层的临床应用价值

目的探讨16排CT血管造影三维重建在主动脉夹层动脉瘤中的应用价值。方法对43例主动脉夹层患者行16排螺旋CT平扫和血管造影,采用多平面重建、最大密度投影、容积再现等后处理技术进行图像重建。结果不同重建方式从不同方面显示了主动脉夹层的范围、真假腔、内膜片、破口、分支受累情况以及支架置入情况,综合运用可全面显示主动脉夹层的结构和特点。结论 16层螺旋CT血管造影三维重建是一种快速、安全、可靠、无创的检查手段,对主动脉夹层的术前诊断,治疗方式的选择及术后随访观察有极其重要价值。