基于单幅X线图像和CT数据的2D/3D配准系统

目的建立基于统一计算架构(CUDA)下以单幅X线图像及CT扫描数据为数据源的2D/3D配准系统,并应用于膝关节在体运动及植入假体稳定性研究。方法首先应用张正友标定法对采集X线图像设备进行标定;其次基于CUDA构架利用光线跟踪算法生成数字影像重建图像,以相关性函数为相似性测度计算2D/3D配准参数;最后以三维激光扫描仪所获得的点云数据进行3D/3D配准,以验证2D/3D配准结果。结果以标本整体位置变换进行配准实验,6自由度平均误差中,位移小于1mm,旋转小于1°。结论此2D/3D配准系统达到了运动检测精度的要求,可以作为研究膝关节运动情况和假体在体稳定性研究的计算平台。     

数字化虚拟中国人女性一号(VCH-F1)实验数据集研究报告

目的为建造具有东方人种特征的中国数字化虚拟人,获取中国女性人体数字图像的数据集。方法通过广州市遗体捐献中心,选取一位因食物中毒急性死亡19岁女性尸体,经CT、MRI采集图像后,在股动脉灌注红色填充剂,冷冻包埋,在JZ1500A立式铣床上,以400 mm刀盘切削,转速850 r/m,断面间距0.2 mm,用第三代富士数码相机摄像。结果按中国解剖学会的《中国人解剖学数据》加以评价,VCH-F1体型指数为94%,有较大的代表性。共获取断面图像8 556个,图像总像数649万,每个文件数据量为17.5 MB,VCH-F1数据集总量149.7GB。共编制6个不同版本,分别为VCH-F1(149.73GB、6.60GB、0.27GB)及VCH-F1头部数据集(1.93GB、0.67GB、0.46GB)。结论借鉴国外经验和教训,VCH-F1在下列几个方面有所改进和提高:(1)尸体选材代表性较大;(2)血管标记鲜明,对后续图像配准和分割提供了良好条件;(3)立式切削较卧式切削更符合人体生理姿势;(4)本文采用的人体的冷存,一次装夹,双温冰库,大口径刀盘处理,能提高图像质量和工作效率。VCH-F1的实验数据集,在若干关键技术上有所改进和提高,构建了切削精度高,血管显示鲜明,体型代表性良好,为我国今后虚拟人体的物理化和生理化,提供了一个高质量的框架。     

虚拟中国人男性一号(VCH-M1)数据集研究

目的构建男性虚拟中国人0.2 mm等间距数字图像数据集,并通过改进人体标本处理工艺,提高"虚拟中国人(男性)"数据集的质量.方法材料选自遗体捐献中心,为食物中毒急性死亡的24岁男性,经石炭酸+朱砂动脉灌注、低温盐水定型、预制冰渣倒立包埋、一次装夹、连续等间距铣削等一系列处理后,采用数码相机照相和计算机自动存储获取数据集.结果共获得分辨率为3 024×2 016象素的断面9232片,TIF格式数据集容量为161.56G.另获JPG格式数据集两个,分别为:分辨率3 024×2 016像素,容量为8.31 G;分辨率180×120像素,容量为0.74 G.图像组织边界清晰、肢体变形较小,断面标记明显.结论虚拟中国人男一号(VCH-M1)数据集的质量有进一步的提高,为后续的计算机图像处理和有关应用开发提供了质地优良的基础条件.     

三角纤维软骨复合体水平部分不同程度的切除对尺骨载荷功能的影响

目的研究三角纤维软骨复合体(triangularfibrocartilagecomplex,TFCC)水平部分结构切除的几种术式对尺骨载荷功能的影响,从生物力学的角度分析手术的疗效及机制。方法采用8侧青年新鲜尸体上肢标本,固定在加载架上。用MTS试验机控制加载,采用压敏片测量压力。分析TFCC水平部分不同程度切除后对尺侧腕传递载荷功能的影响。结果TFCC水平部分1/3切除后,腕部传递至尺骨的载荷稍减小,与完整标本相比,差异无显著性意义(t=2.1P>0.05);2/3切除或全部切除后腕部传递至尺骨的载荷明显减小,与完整标本相比,差异有显著性意义(t=3.4P<0.05t=7.2P<0.01)。结论TFCC水平部分具有传递载荷的功能,其不同程度的切除可导致腕关节传递至尺骨轴向载荷的大小发生改变。     

以有限元分析为目标的Mimics颈椎建模的新思路

目的　研究以有限元分析为目标的使用Mimics软件三维重建颈椎的方法。 方法　导入CT断层图像到Mimics软件,选取合适的灰度阈值,确定仅含C3~6四个颈椎整体的断层图像,使用单象素编辑擦除工具区分相邻椎骨的间隙,采用三维重建命令建立各个颈椎模型。 结果 C3~6三维模型中椎体和椎体之间的间隙呈现出前后低、中间高的特征,两两相邻椎骨的关节突间隙为一个象素甚至为零,4个颈椎三角片数量为78 300,节点数量为39 133,所获得颈椎C3~6模型边界清晰、关节突间距微小适合进行有限元网格划分和分析。 结论 在Mimics中先包含整体然后区分相邻颈椎边界的方法所建立的颈椎模型其边界清晰且间距微小,适合进行有限元网格划分和分析。     

利用计算机立体视觉原理建立乳房体积测量系统

目的:运用计算机立体测量技术建立乳房体积计算机立体测量系统.方法:(1)采用计算机立体视觉原理,设计乳房体积测量运算模式,编制乳房体积测量分析程序.(2)所建立的乳房体积测量系统系统和传统的水体积置换方法测试对照,然后将测试的结果进行配对t检验,研究本系统的精确性和可靠性.结果:(1)实现了数据的快速处理,测试空间范围为120 mm×140 mm×80mm,精确度最大误差为0.9mm.(2)本系统测量乳房体积,特别是快速、非接触和非侵入.与金标准水体积置换方法比较,P=0.485＞0.05,差值的95%可信区间为(-14.0177,7.0843),说明本系统测试方法精确度高,可靠性强.结论:(1)本系统可应用于乳房体积测量,简捷而且精确,为临床工作提供了一种有效实验手段.(2)本系统为软组织形态分析的技术领域提供了一种新的技术方法.     

颈椎拔伸旋转手法内在应力的实时监测

目的研究颈椎拔伸旋转手法内在应力的分布特点。方法应用有限元分析软件在颈椎CT片基础上逐步重建C3/4～C6/7颈椎模型并网格化。将颈椎拔伸旋转手法分解后的各项力学参数代入模型进行计算分析,即时显示手法作用时模型内在应力的变化。结果拔伸过程,模型应力集中的区域及大小呈由大减少再增大的趋势,应力主要在C3/4关节突关节;拇指向左推C4棘突过程中,C4棘突的左下部、根部、棘突左侧根部与椎弓根结合处先后出现应力集中,最大应力为9.627kPa;颈椎向右旋转40°的过程中,C3～6双侧关节突关节,C4～6的椎弓、棘突根部、二者结合处及椎体侧方等都先后出现应力集中,右侧C3/4关节突关节应力最大,为363.6kPa。颈椎快速返回中立位,模型应力集中的区域及大小均快速减少。结论颈椎拔伸旋转手法下的颈椎有其独特的应力变化规律。关节突关节在颈椎活动中承受主要应力。右旋40°时模型所受压力最大,但不会损伤正常颈椎骨性结构。     

建立虚拟中国人网上数据库的有关问题

目的 探讨如何在网络上建立虚拟中国人(VCH)数据库，以便合理而充分地让有关研究人员下载、研究和浏览。方法 将VCH原始数据集进行适当处理和压缩后放在服务器中，服务器内磁盘阵列采用RAID 0 1模式．针对不同类型的用户建立相应的下载机制。结果 对数据集采用适当的处理和压缩后，数据量大大减少，方便了存储和传输：服务器内RAID 0 1模式的磁盘阵列可以保证数据集的安全性和高速下载；初步建立了针对不同用户的下载机制。结论 在网络上建立VCH数据库势在必行，是科学数据共享的重要手段。     

侧弯和旋转运动对腰椎小关节承载功能的影响

目的研究腰椎小关节在侧弯和旋转运动中的受力情况,分析小关节在腰椎承载功能中的作用。方法采用8具青壮年新鲜脊柱腰骶段(L1~S1)标本,在MTS系统上用压敏片测量标本在保持400 N轴向压缩负荷的情况下L4~5小关节面在中立位和侧弯、旋转位时的受力大小,并进行对比分析。结果中立位时L4~5小关节单侧受力为(31.16±7.15)N,侧弯15°时两侧小关节受力大小相同,同中立位受力比较无显著性差异;轴向旋转时仅对侧关节面受力,且为中立位时的7倍。结论腰椎小关节在侧弯和旋转运动中均具有重要的承载功能。     

桡骨掌倾角改变对桡腕关节稳定性影响的生物力学研究

目的研究桡骨远端骨折背侧成角畸形对桡腕关节稳定性的影响。方法制作桡骨远端FrykmanⅠ型不稳定骨折模型,应用压力敏感片测不同掌倾角改变时桡腕关节面上桡舟、桡月接触面积及压力变化情况,并摄腕关节侧位X线片。结果桡腕关节面背倾角度超过10°时,桡舟、桡月接触面积显著减少并向背侧移位,桡舟接触面压力显著增加;X线侧位片显示当背侧成角大于40°时可出现腕骨背侧半脱位。结论桡骨远端骨折背侧成角畸形背倾角度大于10°是其发生腕不稳定的最初原因。