集成化三维虚拟手术系统的设计

目的解决虚拟手术系统中图像处理与三维可视化等方面的关键问题。方法利用VTK的可视化功能与ITK强大的图像处理功能,将它们集成起来,研究图像分割、图像配准与融合、三维重建与虚拟切割等关键技术。结果利用VTK与ITK,实现了图像的准确分割、多模态图像配准、三维重建与显示,并能进行三维虚拟切割。结论这种集成化的三维虚拟手术系统,可以使医生直观地观察手术过程与效果,提高手术的安全性与质量。     

数字小鼠切片数据集的自动配准

目的 实现小鼠动物标本的切片数据集的自动配准处理. 方法 以外部定标点圆心为基准点消除该数据集存在的水平晃动,并利用两定标点间距离结合最小二乘法计算相应的缩放比例曲线,解决切片图像中小鼠目标区域逐渐缩小的问题. 结果 经配准后的小鼠切片图像在连续播放时无明显的跳变和缩小,且三维重建获得的矢状面图像表面平滑,小鼠轮廓连续清晰,基本未变形. 结论 本研究完成了该套数据集的自动配准,经配准后的数据集适用于三维重建小鼠的整体结构,为后期开发数字化小鼠模型创造了条件.     

基于轮廓拼接算法三维重建中国数字人肩部骨骼肌肉结构

针对中国数字人的断面切片图像,建立肩部骨骼肌肉包括皮肤的三维模型.按照图像数据集的获取与配准、预处理、三维重构的流程.采用基于拐点的精度可调的轮廓拼接三维重构算法,通过轮廓比对找出相对正确的匹配关系,对中国数字人肩部结构进行三维重建和几何保存.结果获得了肩部骨骼和肌肉包括皮肤的结构的重建,并可以进行任意角度观察,可以调整任意某结构的透明度,清楚显示肩部骨骼肌肉等三维位置关系.结果提示,基于轮廓拼接算法的三维模型在结构上与原真实标本误差小,为进一步的人体个体化研究奠定了基础.     

基于VTK和ITK环境的超声图像三维重建

背景：医学图像的三维模型,能够准确的三维结构在临床诊断上凸显重要性。目的：对连续多帧的超声图像进行三维结构重建。方法：利用可视化工具VTK和图像的配准分割工具ITK,在VC＋＋的平台下,采取直接体绘制的方法,对连续多帧的DICOM医学超声图像进行了三维重建,并且用户可以利用鼠标与图片进行交互,实现任意角度的旋转。结果与结论：合成体绘制在重建中的效果较优,相对而言更适合超声图像的三维重建。     

基于VTK和ITK环境的超声图像三维重建

背景:医学图像的三维模型,能够准确的三维结构在临床诊断上凸显重要性。目的:对连续多帧的超声图像进行三维结构重建。方法:利用可视化工具VTK和图像的配准分割工具ITK,在VC++的平台下,采取直接体绘制的方法,对连续多帧的DICOM医学超声图像进行了三维重建,并且用户可以利用鼠标与图片进行交互,实现任意角度的旋转。结果与结论:合成体绘制在重建中的效果较优,相对而言更适合超声图像的三维重建。     

在微机上实现脑结构三维重构的技术

目的　利用平面图像序列完成脑结构的三维重构技术一般都需在工作站上进行,随着微机性能的提高,在微机上完成医学图像的三维重构已成为可能。方法　将连续解剖切片依次按如下步骤加以处理：①扫描获取初始图像;②边界跟踪获取图像边界线;③完成图像与坐标系的配准;④重组数据并完成三维显示。结果　通过上述步骤可在微机上完成大鼠脑断层的三维重构。结论　本文所讨论的方法对于处理连续图像的三维重构不失为一条较为快速、方便的路径,并可推广用于ＭＲＩ、ＣＴ等平面图像的三维重构处理。     

基于4D-CT最大呼吸气相位图像获取三维肺通气的信息

背景:传统的肺功能成像技术存在诸多不便,利用4D-CT中蕴含的通气信息进行功能图像的快速提取对肺部疾病的诊断和治疗有非常重要的意义。目的:探讨基于三维变形图像配准算法从4D-CT最大吸气相位和最大呼气相位图像中获取肺通气的三维分布的可行性。方法:利用电影模式采集自由呼吸状态下的胸部CT图像并利用已开发的4D-CT软件进行四维重建,得到吸气末和呼气末双相位CT图像,依次进行肺组织分割、利用基于体积的变形图像配准算法进行三维图像配准、量化分析三维空间象素的位移矢量,最后得到通气度量图即肺功能区的三维分布图。结果与结论:利用三维变形图像配准算法,实现了从4D-CT最大吸气相位和最大呼气相位图像中获取在任意横断位、冠状位和矢状位的肺通气分布。     

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.     

周围神经功能束二维全景图像配准定位标志点的获取

背景:实现二维图像的计算机自动配准是三维重建的关键步骤,目前针对神经断面二维图像自动配准软件开发要求图像具备4个完整定位标志点,此前二维全景图像完整定位标志点的获取这一关键技术问题未获得有效解决.目的:了解周围神经功能束三维可视化重建中用于配准神经断面二维图像定位标志点获取的关键技术.方法;①取自愿捐献新鲜成人截肢坐骨神经标本,以4根成年女性头发作为标志线,横断面连续冰冻切片100张,片厚10μm,分别以普通玻片及防脱多聚赖氨酸涂层硅化玻片贴片进行AChE和苏木精-伊红染色,OLYMPUS-Z61型数码全景成像仪一次性获取全景图像,观察比较不同玻片及不同染色方法下头发标志线的贴片情况.②新鲜成人尸体上臂尺神经标本切片,于AChE染色前、后二次成像获取同一切片的两张全景图像,通过Photoshop CS2图层叠加进行图像处理,获取含4个完整定位标志点的神经断面二维全景图像.结果与结论:①在染色后各组人发标志点脱失均较严重,各组间人发贴片数量级差异无显著性意义(P＞0.05),100张图像的人发完整贴片率为1%,总体黏附率为22.5%,人发作为周围神经超薄冰冻组织切片标志点染色后完整贴片率很低,不同的染色方法和不同黏附性能的玻片对人发染色后的贴片率影响没有明显差别;染色前图像完整贴片率达98.0%,总体黏附率为99.5%,染色前人发标志点完整贴片率很高,不同曝光情况处理及染色前封固处理均显示标志点定位清晰.染色前后人发标志点数量差异有显著性意义(P＜0.01).②利用二次成像技术和Photoshop图层处理技术处理同一张切片染色前后的图像,图像轮廓吻合度良好,合成图像获得的标志点定位精确,操作简单快捷,可获取完整定位标志点用于配准.     

医学图像三维重建系统的关键技术研究与设计

背景:医学影像三维可视化技术将二维断层图像转化为三维图像,有利于提高医疗规划的准确性,是当今医学领域研究的热点,在诊断医学、手术规划、模拟仿真等领域都有重要的应用.目的:利用二维医学图像序列重建出三维模型的关键技术,对可视化系统进行总体设计.方法;首先研究现有三维重建技术,包括预处理技术,图像分割和配准可视化算法.其次给出了系统体系结构设计图,各模块中应用到各种三维重建关键技术.结果与结论:根据现有关键技术的研究,选用OpenGL作为可视化开发工具,设计了一种基于PC机的三维医学图像可视化系统.