胎儿肠道神经细胞群体的计算机三维重建

本文研究了胎儿肠道神经细胞(胞体)群体连续切片图象的计算机三维重建及显示。首次利用行程编码压缩离散群体的三维重建数据,以降低对计算机内存的需求及提高三维重建速度。在截面重建法的基础上,引入仿射变换作为旋转、投影变换,以实现不同角度观察细胞群体的三维空间结构及形状。理论分析和实验研究均表明:本文的方法能在微机上同时实现多个细胞体的三维重建及显示。最后展示了一些不同角度的胎儿肠道神经元胞体的重建显示结果图象并进行了讨论。     

从断层图象重建人体脏器的三维结构

本文采用体素表示的表面显示法对连续断层图象进行三维重建及显示。通过提取物体的表面信息,减少数据量,从而提高运算速度;并用体素的面来表示脏器表面,使重建后的立体表面较接近物体真实的表面。此外,本文还将分段映射的局部配准法引入医学图象的三维重建与显示领域,较好地解决了连续切片的图象配准问题。文中列出了用CT断层图象与解剖切片图象作三维重建的若干实例。     

网络环境下人体器官的三维重建及变形仿真

背景：利用何种模型何种算法对不同器官组织进行变形仿真,既可保证逼真性又可兼顾实时性,目前的设计都是在单机系统上实现。 目的：为了实现基于网络的人体器官的变形仿真及交互,设计以人体器官肾脏为例,利用CT图像,在VRML平台上实现器官模型的三维重建。 方法：利用质点弹簧模型建立肾脏的物理模型,实现变形计算。最后通过VRML外部编程接口EAI和Java-Applet进行通信,实现器官模型在任意位置、任意外力作用下的变形模拟。 结果与结论：在CT图像的基础上实现了人体器官肾脏的三维重建,并利用质点弹簧模型实现了人体器官肾脏的变形模拟。借助于JAVA和VRML的结合,实现了网络环境下肾脏的变形仿真,用户只需在网页界面中输入作用力的大小和作用位置点的序列,即可得到肾脏变形情况的场景。研究虽仅以简单的拉伸和挤压变形为例,其他变形亦可通过类似的方法实现。实验为人体器官的变形和虚拟手术系统的网络交互功能的实现提供了一种思路。     

HCT图像中骨小梁结构的三维重建

本文研究人体CT图像中腰椎松质骨骨小梁数据集的获取、分割及三维重建的技术方法.利用高速螺旋CT(HCT)技术和图像数码转换技术,获取了人体腰椎松质骨CT连续图像数据集,将切片图像输入二维图像处理软件进行分割,提取感兴趣区域后输入三维重建软件进行三维重建与定性分析.重建后的松质骨三维立体图像呈均匀、致密的立体网状结构,骨小梁连接清晰可见.提示利用现有软件和技术可重建松质骨骨小梁三维立体图像和诊断骨质疏松.     

建立CT三维重建头影测量模型的研究

目的建立一套运用CT三维重建影像研究颅颌面部骨骼形态的三维头影测量分析法。方法采用Mimics软件对头颅CT数据进行骨骼三维重建,由同一研究者标识29个标志点,以颅颌面内在标志点定义基准平面,建立以鼻根点为原点的三维坐标系,将X线头影测量中的测量平面在三维头颅模型中重新定义,建立测量模板并对颅面部骨骼进行三维测量分析。结果运用CT三维重建影像,进行三维头影测量分析,筛选出32个测量项目,在同一坐标系内获得X线头影正、侧位测量的数据。结论本研究建立了一套全面、准确评估颅面部骨骼形态的三维头影测量法,适合临床中对颅颌面骨骼畸形的量化评估。     

中国人颅骨三维重建

目的探讨中国人颅骨三维重建的方法和意义。方法对冰冻颅脑行间隔1mm断层切片,数码摄影,用自制软件对含颅骨的层面行轮廓线的提取,并进行三维重建。结果重建后的颅骨形态结构逼真,可赋予不同的颜色进行单独显示、任意搭配显示和整体显示,还可在三维空间位置上绕任意轴进行任意角度旋转。结论本方法对于在计算机二维平面上进行颅骨的三维重建是可行的,软件运行可靠,重建图象为教学及外科手术提供参考资料。     

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。     

基于网络的颅面部计算机三维重建和虚拟解剖

目的:研究基于网络重建颅面部组织的三维图像,并进行虚拟解剖。方法:2例人头面部 Light-Speed CT扫描的原始数据,经对原始图像传输,读取后,兴趣区选择,利用Java编制基于网络运行的三维重建软件对其进行重建和解剖虚拟。结果:重建出的颅面部图像逼真,分层显示,能任意角度旋转,任意厚度多次切割和恢复。同时能三维显示切除的组织结构。结论:实现了颅面部组织在Interner网上的重建和解剖虚拟,为计算机辅助解剖提供一条新的软件系统。     

基于CT增强连续扫描数据的颅面部血管三维重建数字化模型

背景:通过三维重建技术,可以对人体的任何一个部位进行可视化观察,但国内外基于个人PC的颅面部血管三维重建研究报道尚少。目的:探讨基于CT增强扫描数据重建颅面部血管三维数字化模型的方法及其应用价值。方法:选择1例经CT增强连续扫描检查的健康志愿者数据集,以DICOM格式导入Mimics10.01软件,运用阈值选取技术、手动编辑技术、三维区域增长技术对颅面部血管进行三维重建。结果与结论:获得了颅面部血管的三维数字化模型。该模型可以进行任意缩放和任意角度旋转,可显示不同结构间的毗邻关系和空间构象,并可进行三维的距离、角度测量。提示在PC上应用Mimics软件可以方便快捷地建立颅面部血管的三维数字化模型,为人体解剖学教学、临床神经外科、口腔颌面外科和影像诊断学提供了形态学参考,并为后期的虚拟手术奠定了基础。     

螺旋CT三维重建在腰椎滑脱症诊断及手术中的价值

目的探讨螺旋CT三维重建在腰椎滑脱症诊断及手术中的价值。方法对比47例腰椎滑脱症病人的X线片、CT及螺旋CT三维重建图像，结合术中椎弓根钉定位及对于是否为峡部裂的不同处理，分析螺旋CT三维重建在腰椎滑脱症的诊断价值。结果47例均为腰椎前滑脱，三种检查方法对椎弓峡部的成像存在不同，螺旋CT三维重建可清楚显示椎弓峡部的全貌和裂隙，指导手术定位。结论螺旋CT三维重建能较好地评价椎弓峡部裂所致的病理解剖改变，指导临床制订完善的手术方案，具有很大的优越性及应用前景。     

应用数字骨科技术获取腰椎双皮质椎弓根螺钉的置入参数

背景：对伴发骨质疏松患者,为提高脊柱固定稳定性进行椎体双皮质椎弓根螺钉固定是可行的方法。但双皮质椎弓根螺钉置入不当除了易误伤脊髓、神经根外,还会损伤椎前大血管和脏器,所以术前测量双皮质椎弓根螺钉置入参数很有必要。 目的：应用CT和数字骨科技术,术前虚拟腰椎双皮质椎弓根螺钉置入,测量个体化双皮质腰椎椎弓根螺钉置入参数。 方法：将骨质疏松患者L1-4 CT扫描数据导入Mimics10.0软件和GE工作站,三维重建并虚拟椎弓根螺钉置入双皮质固定L1,3椎体,定位并测量置钉相关数据。 结果与结论：通过Mimics10.0软件重建CT三维腰椎影像并虚拟椎弓根螺钉人字嵴顶点置入,测量椎弓根的最小宽径、虚拟置入双皮质椎弓根螺钉的矢状面角、内倾角(水平面角)、水平置入最大限深,推算出平行上终板置入的最大限深。获取个体化腰椎双皮质椎弓根螺钉置入数据,从而提高螺钉固定的安全度和精确性。     

腰椎黄韧带肥厚骨化的数字化表现

目的　通过对腰椎退变黄韧带的数字化重建,为影像诊断和临床手术规划,提供立体直观的形态学依据。 方法　收集腰腿痛患者薄层螺旋CT影像资料,在后处理工作站中观察退变黄韧带形态及分布,选取轴位像中黄韧带厚度大于4 mm和/或有钙化患者63例,男31例,女32例,年龄32~80岁。将原始数据导入Mimics16.0软件重建图像,观察其形态、分布。 结果　315个腰椎节段中205个节段出现黄韧带肥厚和/或骨化。黄韧带单纯肥厚占总出现节段79.51%,单纯骨化占6.34%,肥厚伴骨化占14.15%。205个节段全部成功建模,肥厚黄韧带建模形态有合页状、不规则片状和柱状;骨化黄韧带建模形态有短柱状、短锥状、不规则片状;肥厚伴骨化黄韧带重建后形态各异。 结论　数字化技术重建黄韧带能清楚显示其分布、形态、邻近结构,还可将所建退变黄韧带模型与腰椎骨性模型随意组合、切割,便于立体直观地显示病变细节。     

Three-dimensional computational reconstruction of lateral skull base with plastinated slices

The goals of this study were to build the 3D reconstructed model of lateral skull base and to explore the spatial relationships of the important structures for providing the morphological basis for lateral skull base surgery and clinical image diagnosis. Blocks with edges of about 80 mm containing the lateral skull base region and adjacent structures were sawn out from both sides of the heads and sectioned on transverse plane at a thickness of 700 microm using a plastination technique. On an SGI workstation, a Contours-Marching cubes algorithm was selected to reconstruct the 3D model of the lateral skull base. Accurate alignment of the structures in the serial macroscopic sections was obtained by the employment of the plastination technique. The quality of the reconstructed images was distinct and perfect, specifically, the spatial positions and complicated adjacent relationships of various structures of the lateral skull base can be shown in direct viewing when they are displayed in background of the cranial bony substance. The time spent in displaying or rotating one image including 50 sections was 1.5 sec; all reconstructed structures can be represented individually or jointly and rotated in any plane. The plastination technique and computer-aided 3D reconstruction have an obvious advantage in the study of the complex anatomy of the lateral skull base. Plastination technique provides cross-section images of a higher resolution than those obtained from CT scanning. The computerized 3D reconstruction is important in studying the spatial anatomy of the lateral skull base and can serve as a standard for models created with other techniques.     

Application of three-dimensional models constructed using virtual simulation technique in the vertebral metastatic tumor

BACKGROUND: Vertebral metastatic tumor often damages vertebral body and the appendix, and causes severe pain in patients and high incidence of complications, such as paraplegia and spinal kyphosis. The principle of metastatic tumor treatment is early diagnosis, complete surgical resection, and postoperative chemotherapy. Imaging techniques such as CT can detect spinal metastases and accurately position the tumor before surgery. Currently visualized simulation and virtual reality techniques have been increasingly used in the field of orthopedics. OBJECTIVE: To find an anterior-posterior approach for the treatment of vertebral metastases using visual reality technique. METHODS: Based on the 64-layer spiral CT two-dimensional images of lumbar vertebra, we reconstructed the structure of normal vertebrae, affected vertebrae, abdominal aorta and bilateral kidney three-dimensionally using Mimics software. Then anterior debridement, titanium bone cement supporting, and posterior pedicle screw fixation were performed on three-dimensional models. RESULTS AND CONCLUSION: Three-dimensionally reconstructed models were clearly visible in Dicom format, and can reproduce the structure of affected vertebrae and adjacent organs. The virtual stimulation operation provided clarity with strong relief perception. Virtual simulation surgery accurately visualize three-dimensional structure of malignant tumor and adjacent structure, position the lesion site, and reconstruct spinal sequence via the posterior approach. This method provides an objective evidence for individualized treatment programs.     

脊柱腰段正常及骨质疏松三维有限元数字模型的建立

背景：建立逼真的有限元模型是对脊柱进行有限元力学分析的重要基础,关于骨质疏松有限元模型的报道尚少。 目的：建立脊柱腰段各主要结构及骨质疏松腰椎的有限元数字模型,为正常脊柱腰段及骨质疏松患者腰椎的有限元力学分析打下基础。 方法：对1名健康男性志愿者行脊柱腰段的螺旋CT扫描,将所得图像先在Mimics中进行分隔和重建,在Geomagic中进行优化,在Ansys中赋材质及网格划分,建立三维有限元数字模型。 结果与结论：建立了包括全部腰椎、椎间盘及主要韧带的正常腰椎及骨质疏松腰椎三维有限元数字模型。该模型外形逼真,几何相似性好,可以随意旋转,方便从多角度观察、采集三维信息,各主要结构材料属性接近实际,适合进行生物力学研究。提示利用CT数据及mimics、geomagic、Ansys软件可以建立脊柱腰段正常及骨质疏松有限元数字模型。     

骨质疏松骨折椎体及相邻椎体骨水泥注入前后的有限元分析

背景：目前有限元构建模型主要是基于医学图像的建模方法,骨水泥注入主要是人为假设的,而文章中治疗前后的数据直接来源于CT扫描,可靠性更高。 目的：构建骨水泥注入前后骨质疏松性腰椎骨折椎体的三维有限元模型,分析治疗前后病椎及邻椎的应力变化。 方法：选取1例75岁骨质疏松性L₂椎体压缩性骨折患者,经双侧椎弓根注入少量骨水泥获得良好疗效,随访2年病椎及邻椎无新发骨折,局部无疼痛。根据其治疗前后的腰椎CT数据,构建三维有限元模型,模拟腰椎屈伸、左右侧屈、旋转等运动,统计分析治疗前后同一运动状态下的应力变化。 结果与结论：建立了腰椎压缩骨折骨水泥注入前后的三维有限元模型,共生成222 727个单元。骨水泥注入增加了L₂椎体(病椎)屈、伸、侧屈各运动时的应力(P < 0.05),对其旋转时的应力无明显影响(P > 0.05);对L₁,L₃椎体(邻椎)在屈、伸、侧屈及旋转时的应力亦无影响(P > 0.05)。提示少量骨水泥注入治疗老年骨质疏松性腰椎骨折可增加病椎强度及应力,但不改变相邻椎体应力。     

基于CT断层影像的颅骨解剖结构三维重建

目的:基于CT颅脑断面连续影像,利用Mimics 8.01软件对颅骨进行三维重建,为解剖学教学和研究提供模型.方法:利用Mimics软件对CT颅脑影像中的骨组织进行自动阈值分割后,对重建出的颅骨进行自动分割,分割出舌骨结构.对于其他颅骨结构,在Mimics软件中的三个方位CT图像中,利用定位线结合解剖学中的颅骨毗邻关系,找出区分毗邻颅骨之间的定位点.然后,根据事先规划的不同结构的分割颜色,人工描出相应的颅骨所在区域.随后,对分割出的各个颜色区域进行三维重建,重建出主要的脑颅骨和面颅骨结构,并分别在计算机上对上述结构进行观察.结果:成功对颅骨的结构分别以不同颜色进行分割,并分别重建出额骨、颞骨、枕骨、顶骨、蝶骨、筛骨、鼻骨、泪骨、上颌骨、下颌骨、腭骨、舌骨结构,在计算机中进行任意角度和单独观察.结论:基于CT颅脑断面影像可以对颅骨进行三维重建,为数字化颅骨解剖教学及颅脑手术导航奠定基础.     

腰椎棘突间区的影像解剖学研究及其临床意义

目的：探讨三维CT重建腰椎棘突间区的方法及其临床意义。方法：GE light speed 16 pro螺旋CT扫描患者46人，扫描条件为层厚0．625mm，层距0．3mm，在图像工作站中ADW4．2软件采用容积再现及多平面重建技术重建T12至S1段脊柱三维图像，对图像进行整倍数放大，并使用图像工作站（Advantage Workstation）软件中的测量工具，对棘突间距，棘突顶距，棘突中央高度，相邻棘突上下缘及中央厚度进行测量，测量过程中可以对腰椎三维图像任意角度旋转，选择最佳测量图像，对测量的图像数据进行正态性检验、t检验。结果：腰椎棘突间距从上到下（L1～5）逐渐减小，L1～2为8．26mm，L4～5，为5．66mm。棘突顶距棘突中央高度中段大于上段和下段，T12～L1的棘突顶距为54．91mm，至L2～3，增大为59．35mm，L4～5减小为47．13mm。L3的棘突高度最大，为21．56mm，上一棘突下缘大于相邻下一棘突上缘厚度。女性棘突较男性棘突短薄矮（P〈0．05～P〈0．01）。结论：本研究可模拟生理状态下腰椎棘突间区解剖，所测指标呈正态分布，能够反映国人腰椎棘突间区解剖，为腰椎棘突间内固定器的设计和临床的应用及计算机导航手术系统的应用提供解剖学基础。     

基于CT数据的人体L3-L4腰椎节段的三维有限元建模和分析

目的 建立一个精确的人体L3-L4腰椎节段有限元模型,用于腰椎生物力学的研究.方法 基于可视人计划(visible human project,VHP)男性冷冻CT数据,通过Marchingcubes算法三维重建L3和L4椎骨的几何模型并转换为有限元网格,然后结合椎间盘和韧带的网格建立L3-L4节段的有限元网格.根据CT值设定材料特性建立有限元模型,施加压缩的边界条件进行有限元分析,并和参考模型的结果比较分析.结果 基于CT的L3-L4节段有限元模型比参考模型更符合腰椎的解剖结构.结论 基于CT的L3-L4节段有限元模型能够精确的描述腰椎解剖结构,保证有限元分析的准确性.     

生物活性人工骨结合CAD/CAM技术重建颅骨板制作系统

目的 通过CAD／CAM技术和快速成型技术并结合生物活性人工骨材料的应用，建立个性化设计制造具有良好骨融合性的颅骨板制作系统。方法 通过螺旋CT扫描、CAD三维重建成像、快速成型机加工，制成与患者颅骨缺损部位几何形态相同的个性化实体模型，应用石膏翻模工艺和EH复合人工骨材料，制成患者骨修补治疗用颅骨板。结果 CAD／CAM技术重建的人工骨颅骨板几何外形与骨缺损部位非常吻合，与健康侧对称，临床效果非常满意。结论 生物活性人工骨结合CAD／CAM技术重建颅骨板制作系统为治疗颅骨缺损患者提供了一种新手段，可有效提高临床治疗效果和修复美学效果。