膝关节关节软骨的三维构建

目的:构建膝关节关节软骨的三维模型,为开展膝关节数字医学研究进行模型构建的探索。方法:人体成年新鲜膝关节标本1例,行CT、MRI扫描,利用三维重建软件Mimics及逆向工程软件Geomagic对图像进行三维重建及图像配准,构建膝关节骨、关节软骨结构。结果:利用Mimics 10.01软件构建关节软骨的三维模型,并形成骨-关节软骨复合模型,导入Geomagic软件中与CT构建的骨三维模型相配准,再次导入CT影像中进行逐层微修饰,验证关节软骨分割效果。最终建立具有骨、关节软骨的三维膝关节模型。结论:三维图像重建技术与图像配准技术可将CT、MRI图像两者结合起来,发挥其各自优势,构建出形态较好的膝关节三维模型。     

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。     

前列腺及其毗邻结构的三维可视化研究

目的：建立正常人前列腺及其毗邻结构的三维可视化数字模型。为解剖教学、临床诊断和男性盆腔手术提供动态三维形态学资料。方法：采用第三军医大学解剖学教研室的第1例中国数字化可视人体数据集1号（CVH1）盆腔连续断面图像分割出前列腺及其毗邻结构的轮廓数据,运用AMIRA商业软件进行计算机三维重建和可视化显示。结果：重建出了前列腺及其毗邻结构的三维可视化模型,该模型可从任意角度进行观察,清晰地显示前列腺与毗邻结构的空间位置关系。结论：前列腺及其毗邻结构的可视化模型为人体解剖教学和临床泌尿外科应用提供三维数字化工具,为CT、MRI男性盆腔断面影像研究提供了形态学资料。     

3D膝关节模型的构建

背景:三维图像重建是开展膝关节虚拟研究的基础。关节周围韧带、软骨、半月板等结构分割重建报道较少。目的:在前期大量膝关节标本解剖研究的基础上,利用CT及MRI数据,三维重建包括关节周围韧带、软骨、半月板等结构在内的膝关节模型。方法:采用1例人体成年膝关节标本CT、MRI薄层扫描数据,导入Mimics 10.01分别三维重建膝关节骨、软骨、韧带及半月板等结构,利用逆向工程软件Geomagic 8进行及图像配准处理。结果与结论:三维重建了包括关节周围韧带、软骨、半月板等结构在内的膝关节模型,为建立相应膝关节有限元模型奠定了基础。     

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。     

CT增强扫描图像椎动脉和颈内动脉的三维重建研究

目的:探讨CT增强扫描图像在椎动脉、颈内动脉3D可视化技术中的应用。方法:1例经CT增强连续扫描检查的成人患者数据集,应用Mimics8.11对图像血管进行分割,三维重建椎动脉、颈内动脉颅内段数字图像。结果:椎动脉、颈内动脉颅内段三维重建数字图像清晰,能够准确的3D显示该血管解剖形态结构及其在颈椎、颅骨内的位置和毗邻关系。结论:三维重建图像可以提供复杂血管动态解剖,为临床诊断提供了直观的、数字化解剖参考。     

国人肺静脉系统的三维可视化

目的 对中国数字化可视人体(CVH)男1号肺静脉系统进行三维重建,研究肺静脉系统的解剖特点,为教学、影像诊断及胸部手术提供精确的肺静脉系统三维模型.方法 对中国数字化可视人体数据集连续断面图像进行连续追踪观察和图像配准,在包含肺的断面上分割肺静脉,对分割结果运用3DMed软件通过阈值分割算法进行三维重建.结果 本研究完整地重建出肺静脉系统,重建图像质量较高,可单独显示肺静脉系统三维模型,也可同时显示肺和肺静脉以及肺内其他管道系统三维模型,以显示肺内各结构的空间位置和毗邻关系,以上结构都可从任意角度进行观察并进行缩放.结论 本研究分析了肺静脉系统的组成及其在肺内的空间分布情况,实现了肺静脉系统的三维可视化.     

膝关节三维解剖电子图谱的制作及在解剖学教学中的应用

随着计算机图形图像技术的不断完善以及虚拟人研究的不断进展,已出现多种图像的三维重建方法,如使用三维重建软件(如Mimics等)对CT、MRI等影像数据进行三维重建[1-3],或者通过激光扫描仪构建标本的表面三维轮廓,也可以获得标本的三维图像[4-5].由于这些重建模型具有很强的三维直观性,应用于解剖学教学可获得较好的教学效果.     

血管三维重建与传统解剖学方法的对比研究

目的:将显示血管等结构的三维重建方法与传统的解剖学方法进行比较,评价其优劣.方法:新鲜成人下肢标本各2侧,分别从动脉与静脉灌注显影剂,CT扫描后利用三维软件进行分割与重建;解剖扫描后的标本,分别显示其血管系统.将三维图形与标本照片进行比较.结果:利用三维软件可分割与重建出独立的骨、血管、皮肤、肌肉,所重建的图形可以分别单独显示,也可以组合显示.可从不同角度与层面观察血管的走行、分布、吻合等情况,但有显示误差,不适合数据采集.剥制标本上可清晰地观察到血管系统,可观察任一支血管的来源、走行、分布与吻合等情况,可以进行数据测量,但不能同时显示多层结构.结论:血管灌注结合三维重建的方法对于观察人体血管的三维状态、不同角度与不同层面的走行与分布具有优势,但不能完全替代传统的剥制标本.     

基于增材制造技术修复缺损颅骨的研究和应用

该文运用增材制造技术快速制备三维重建的缺损颅骨植入体,通过对骨植入体材料对比分析,选择多孔羟基磷灰石材料应用于颅骨植入手术中。运用Mimics 10.0软件对临床计算机断层扫描(CT)影像数据重建三维植人体模型,采用增材制造技术制备多孔羟基磷灰石颅骨植入体,与颅骨贴合度好,表面光滑平顺,而多孔羟基磷灰石能够引导和诱导骨的形成,大大提高其生物相容性。增材制造技术快速制备的特点促使个性化颅骨修补植入物成为可能,个性化医用三维模型用于植入手术降低手术风险,术后效果好,具有推广应用的前景。     

一种基于大鼠颈髓连续切片的计算机三维重建方法

目的 以个人计算机(PC)为平台,探讨一种基于大鼠颈髓切片进行脊髓三维重建方法.方法 制作正常SD大鼠颈髓节段包埋蜡块,于颈髓标本四周进行外定位标记,Leica石蜡切片机进行连续横断切片,每切3张,用CANON数码相机对蜡块中的颈髓标本及其外定位标记进行摄片,获得连续切片图像.所得图像进行排序,裁切,转换为灰度图像并进行背景不均匀校正后,利用3D-DOCTOR软件对每张图像上的颈髓、颈髓灰质及定位孔进行边缘提取,利用定位孔对连续图像进行自动配准,三维表面重建后在PC机上进行任意角度观察、切割和测量.结果 利用大鼠颈髓连续切面图像重建得到大鼠颈髓白质和灰质,并对其进行测量,获得了表面积和体积等数据.结论 利用石蜡包埋和"硬"定位技术可以获得颈髓节段连续横断切面图像,进行三维重建并对重建结构进行自由观察和测量.     

成年小鼠海马结构的三维重建

目的 利用三维重建工具软件对小鼠大脑、海马结构进行三维重建,并对重建的图像进行观察和测量。 方法 获取小鼠大脑连续冷冻Nissl染色切片,进行图像预处理后,构建三维重建数据集。利用PhotoshopCS3软件对小鼠大脑冠状切片海马结构的不同区域填充不同的颜色。然后,利用3DDOCTOR　4.0软件分别对上述连续切片图像进行配准、分割和三维重建,并对重建的脑及海马结构进行观察。 结果 利用小鼠脑连续冷冻Nissl染色切片图像可以对小鼠海马结构进行三维重建,并能立体观察海马下托、CA1、CA2、CA3、CA4区和齿状回等结构。 结论 利用小鼠脑的连续冷冻Nissl染色切片可以对小鼠脑及海马结构进行三维重建。     

基于Mimics软件虚拟人膝关节三维图像融合实验

背景：国内外已有学者利用不同的方法对人体膝关节进行三维建模,根据各自研究侧重点不同,在方法和最终效果上各有不同。 目的：根据不同模态中膝关节影像的特点,将膝关节建模结果进行配准、融合,为进一步生物力学研究提供一种方便的方法。 方法：采用Mimics V 10.0软件根据膝关节在CT和MR断层图像的特点,选择不同分割算法进行膝关节解剖组织分割,并对不同的分割图像进行三维重建。 结果与结论：基于逆向工程原理,利用虚拟人膝关节连续CT断面图像分别重建出膝关节的骨性结构如股骨、胫骨、腓骨、髌骨;并利用膝关节的连续MRI断面图像重建出半月板、髌韧带、内侧副韧带、前交叉韧带、后交叉韧带等结构,并成功对上述结构进行融合,融合后的三维膝关节模型可以任意角度或单独观察,并可以进行体视学测量。说明通过不同模态图像融合的方法可以建立膝关节的三维模型,为计算机辅助膝关节损伤康复研究奠定基础。     

人喉的计算机三维重建及显示

对人喉标本连续切片和ＣＴ图像进行综合处理，输入计算机中进行三维重建，所显示的人喉图像形象逼真，立体感强，具备生物器官的自然连、连贯性和光滑性。该系统除可进行一般的旋转，放在等功能，还能模拟会厌软骨和声带的运动。     

戴用口腔矫治器后阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者舌骨力学的有限元分析

背景：采用三维有限元对下颌骨、气道、舌骨等共同建模进行研究的报道较少。 目的：通过建立下颌骨、气道、舌骨以及周围肌肉组织的模型,模拟戴用矫治器使下颌前伸改变气道形态的状况,在下颌骨上进行前伸加载,分析舌骨的生物力学表现。 方法：选取1名确诊为阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征的男性患者,螺旋CT扫描眼眶下缘至甲状软骨图像,导入Mimics10.01软件分别提取各组织,Imageware10再对得到的文件点云进行处理,由ANSYS 10.0等软件生成三维有限元模型。在下颌骨上分别加载2,4,6,8 mm的前伸量,观察舌骨的生物力学表现。 结果与结论：上气道的应力主要集中在软腭及口咽部,舌骨上的应力主要集中在与下颌、气道相连的肌肉处。随着下颌前伸量加大,应力大小随伸长量增加而增大,舌骨随着肌肉的牵拉主要沿前上方移动。结果说明三维有限元法能够建立具有较高几何相似性及力学相似性的模型,是阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征病理研究方法的扩充。     

人体器官的计算机三维重建及显示

本研究应用国内计算机的设备条件,采用体素表示的表面显示法,对人体肾脏、颅及腰椎的CT图象进行了计算机三维重建和显示。对新鲜离体肾脏标本先行包埋、低温冰冻,横断连续切割和撮影,然后再行轮廓描绘并将图象输入计算机;另外选择颅和腰椎横断面的CT图象,同样输入机内。在Vax-11/730主机,S-600图象处理系统下,用FORTRAN 77编制成软件包,实现在彩色监视器的屏幕上,对上述器官进行了三维重建和显示。重建后的器官可按需要进行不同角度的旋转、剖割和透明处理。图象逼真,富有立体感。本研究为解剖学的教学和科研,为CT诊断等提供了一种新颖的、有价值的显像手段。     

基于CT增强扫描三维重建的股动脉插管个性化设计

目的　探讨基于CT增强扫描数据重建股动脉插管区血管的三维数字化模型的方法及其应用。 方法　采用1例股动脉插管失败病例,经CT增强连续扫描,获得数据集,以Dicom格式导入Mimics10.01软件,运用阈值选取技术、手动分割技术、三维动态区域增长技术、布尔运算技术对股动脉插管区进行三维重建。 结果　按照组织层次获得了股动脉插管区皮肤、血管、髋骨的三维数字化模型,该三维模型可以进行任意缩放旋转,可显示结构间的毗邻关系和空间构象,可在三维空间进行距离、角度的测量,由此找到了股动脉插管导丝误入腹壁下动脉的原因。 结论　提示在个人PC上用Mimics软件可以较为快捷地建立三维数字可视化模型,为临床介入治疗和影像诊断提供了形态学参考及个性化考量。     

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.     

与下颌骨轮廓相关的颅面骨三维测量分析

目的:通过对颅颌面骨骼部分参数的测量与分析,寻找出一个或几个特征性参数,有助于确定下颌弓的形态.方法:对20名正常男性自愿者进行螺旋CT扫描,在Mimics 8.1软件中完成颅面骨骼的三维重建,定点并测量部分线距参数.结果:特定线距比值Go-Go(两侧下颌角点间距)/Gf-Gf(两侧关节窝中心点间距)和Go-Go(两侧双下颌角点间距)/Zm-Zm(两侧颧颌缝最下缘点间距)等的变异很小,通过测量Gf-Gf和Zm-Zm间距等可计算出下颌弓其它部位的相关数值如下颌角间宽、颏孔间宽等.结论:颅面骨在三维空间生长是按一定比例的,有一定规律可循,线距之间的比值变异很小,可以通过测量Gf-Gf和Zm-Zm间距来获得下颌骨轮廓的相关数据.