女性盆底可视化研究

目的：建立中国人体女性盆底部局部可视化数字模型。方法：应用中国女性数字化可视人体数据集,采用体绘制及面绘制重建方法,分别在P4微机和SGI工作站上对盆底部结构进行计算机三维重建及立体显示。结果：在P4微机上实现女性盆底部交互式三维可视化,在SGI工作站上重建了女性盆底部三维数字模型,三维重建图像能够清晰显示盆底部肌肉与骨性结构、膀胱、子宫及直肠等的三维解剖关系。结论：中国女性数字化可视人体数据集能够提供完整精确的断面数据,女性盆底三维交互可视化及数字模型准确反映该区域复杂的解剖结构及其空间毗邻关系,可为该区疾病的影像诊断及外科手术治疗提供形态学依据。     

髋关节表面置换三维可视化设计

背景：髋关节表面置换过程中二维图谱只能观察到三维解剖结构的某一个侧面,不能全面地把握整体的三维结构。 目的：利用个人计算机结合图像处理软件Amira 4.1对髋关节表面置换进行三维重建,建立髋关节表面置换的可视化数字模型。 方法：对1例髋关节表面置换后患者骨盆进行多排螺旋CT扫描,观测内置物的位置形态,将原始数据以.dicom格式输入个人PC,利用Amira软件,经剪切、分割、表面重建及体绘制等步骤,根据解剖结构特点,对骨盆及髋关节进行三维重建,获得立体形态的髋关节及内置物位置结构。 结果与结论：重建了骨盆、髋关节及内置物的形态构成,重建的三维结构可以多彩色、透明或任意组合显示,经不同角度观察,整体显示清晰、实体感强。在三维表面重建的图像中可清楚观察表面假体的位置形态,特别是可以立体直观显示全髋关节表面置换假体的大小、倾角、稳定性以及磋磨股骨头形态,并可精确测量。提示髋关节表面置换三维重建对基础研究、临床试验及手术规划具有重要价值,应用Amira软件可为三维建模提供基础。     

基于冠状面数据的肝静脉和肝内门静脉的三维重建

目的:构建基于肝连续薄层冠状断面数据集的肝静脉和肝内门静脉的三维数字化可视模型。方法:应用数控冷冻铣削技术获取1例肝的连续薄层冠状断面数据集;采用体绘制和面绘制的方法,通过人工干预对数据集中肝内管道系统进行人工识别提取和图像数据分割;运用3D医学可视化软件实现三维重建,构建肝静脉和肝内门静脉的三维可视化模型。结果:肝静脉和肝内门静脉的可视化模型可清晰显示门静脉及其分支和肝静脉及其属支的空间构形,真实地再现了肝门静脉和肝静脉之间复杂的空间毗邻关系。模型中的肝静脉和肝门静脉可单独或总体显示,可在三维空间位置上绕任意轴旋转任意角度,并能从不同的角度对某一血管分支进行多角度、多方位的观察。结论:高质量的二维图像、精确的数据分割和合适的三维重建方法保证了三维数字化可视模型的真实性和准确性。     

人体大脑数字化解剖模型的构建及可视化

目的构建人体大脑数字化解剖模型,为实现大脑的计算机精确模拟提供可操作的基础平台,为人体大脑功能研究提供解剖学框架。方法采用低温冷冻铣切技术采集人体大脑的横断面图像,用课题组自行开发的软件,将分割提取后的脑断面图像进行重建,建立大脑三维模型。用与香港中文大学合作开发的可视化软件,在三维空间上对人体大脑结构进行可视化研究。结果建立了以前后连合间线中点为原点的大脑三维模型,且模型上每一像素都有相应的解剖标识,其任意一点的坐标均能显示;大脑的三维模型可以任意切割显示大脑内部结构：重构后的大脑结构还可进行三维测量。结论大脑数字化模型建立在临床常用的三维空间坐标系中且模型上每一像素都有相应的解剖标识,为模型驱动分割算法的研究提供了模板,同时也为神经解剖教学提供了一种新的、直观的手段。具有明确解剖标识和量化空间信息的数字化人大脑模型,与坐标系统联系起来,还为人大脑各类图像配准提供了公共参考系统。     

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.     

Creation of the digital three-dimensional model of the prostate and its adjacent structures based on Chinese visible human

We managed to provide three-dimensional digitized visible model of the prostate and its adjacent structures and to provide morphological data for imaging diagnosis and male urological surgery. With 3D-DOCTOR software, the contour line of prostate and its adjacent structures including rectum, bladder, male urethra, ureter, seminal vesicle, ductus deferens, ejaculatory ducts, obturator internus, levator ani, coccygeus, male pelvis, femur, prostatic nervous and venous plexus, internal and external iliac arteries were segmented from the Chinese visible human (CVH)-1 data set and the three-dimensional surfaces of intrapelvic visceras were successfully and accurately reconstructed via surface rendering, which can also be manipulated individually and interactively. Combined with AMIRA software, surface rendering reconstructed model of male urological organs and its adjacent structures via volume rendering reconstruction can be displayed together clearly and actually. It provides a learning tool of practicing virtual anatomy and virtual urological surgery for medical students and younger surgeons.     

Segmentation and reconstruction of hepatic veins and intrahepatic portal vein based on the coronal sectional anatomic dataset

Three-dimensional (3D) reconstruction of intrahepatic vessels is very useful in visualizing the complex anatomy of hepatic veins and intrahepatic portal vein. It also provides a 3D anatomic basis for diagnostic imaging and surgical operation on the liver. In the present study, we built a 3D digitized model of hepatic veins and intrahepatic portal vein based on the coronal sectional anatomic dataset of the liver. The dataset was obtained using the digital freezing milling technique. The pre-reconstructed structures were identified and extracted, and then were segmented by the method of manual intervention. The digitized model of hepatic veins and intrahepatic portal vein was established using 3D medical visualization software. This model facilitated a continuous and dynamic displaying of the hepatic veins and intrahepatic portal vein at different orientations, which demonstrated the complicated relationship of adjacent hepatic veins and intrahepatic portal vein realistically in the 3D space. This study indicated that high-quality 2D images, precise data segmentation, and suitable 3D reconstruction methods ensured the reality and accuracy of the digital visualized model of hepatic veins and intrahepatic portal vein.     

新型肝脏管道模型的数字化制造研究

目的　设计并制作内部管道与肝实质外形兼备的新型肝脏管道模型。  方法　选取一具新鲜的人体肝脏标本,肝静脉及门静脉灌注后行64排螺旋CT扫描,利用Mimics软件重建门静脉、肝静脉及肝实质三维模型。在Magic4.0软件中设计肝脏管道与肝实质外壳模具的装配结构。将设计好的模型通过快速成型机进行模型的三维打印,并进行组装形成管道铸模模具。将融化的透明果冻蜡注入铸模模具内,待蜡凝固后,除去肝实质壳模具,获得新型肝脏管道模型。  结果　本研究通过三维重建、快速成型及模具技术成功地制作了内部管道与肝实质外形兼备的新型肝脏管道模型。模型清晰地显示肝内管道的分布情况,位置关系,分支关系,管道直径等,快速成型管道的最小直径约为1.2 mm。由透明果冻蜡制作的肝实质外形良好,清晰透明,质地与肝实质相近。   结论　新型肝脏管道模型表现力丰富,容易保存。它拓展了铸型标本在医学教育,科研,临床上的应用。     

中国人侧颅底区可视化研究

目的建立中国人体侧颅底区局部可视化数字模型,为该区疾病的影像学诊断及外科手术治疗提供数字形态学依据。方法应用我室建立的数字化可视人体数据集,采用体绘制及面绘制重建方法,分别在P4微机和SGI工作站上对侧颅底区重要结构进行计算机三维重建及立体显示。结果侧颅底区局部可视化数字模型能够清晰显示侧颅底各重要结构。本研究着重显示了侧颅底神经血管区、颞骨内结构、颈内动脉及其毗邻结构与侧颅底骨性组织的三维解剖关系。三维重建结构可以单独或联合显示,重建结构的任意径线及角度均可进行适时三维测量。结论我室建立的数字化可视人体数据集能够较好地重建侧颅底区可视化解剖模型,反映该区域重要解剖结构及其空间毗邻关系,该结果可应用于侧颅底外科手术辅助教学以及手术入路的辅助设计等。     

数字化人体喉的三维重建及其可视化

目的:构建基于PC的喉部三维可视化模型,为喉部解剖教学、虚拟喉科手术及临床喉外科手术治疗方案的选择提供数字化三维解剖学依据。方法:从第三军医大学采集的首例中同数字化可视人体数据集中提取会厌软骨上缘至环状软骨下缘的断层图像,在PC机上经数据分割、对位重建、平滑处理和三维显示等步骤,完成对喉部结构的三维重建和立体显示。结果:完整地重建了喉部各重要结构,可显示喉部各结构的空间位置和毗邻关系,重建结构可以单独或联合显示,可在在维空间位置上绕任意轴旋转任意角度。结论:该数字化可视人体数据集能够较好地重建喉的可视化模型,重建结构逼真,能展示喉的真实面貌,该结果可应用于喉外科手术辅助教学以及手术入路的辅助设计等。     

上纵隔可视化模型的制备

目的:建立中国人体上纵隔区域内主要结构的数字化可视模型,为临床上纵隔疾病的影像学诊断及外科手术方案选择提供形态学依据。方法:采用第三军医大学数字人体研究所提供的数字化可视人体数据集中上纵隔部位的连续图像,运用体数据绘制及表面绘制的重建方法,在计算机上对上纵隔内各个重要结构进行计算机三维重建和立体显示。结果:上纵隔数字化可视模型能够清晰显示其各个主要结构的形态、位置及毗邻关系,各结构可单独显示和合成显示,并可任意方向的旋转。结论:数字化可视人体数据集对于上纵隔内容的显示,能较好地提供完整而精确的解剖学断面数据,重建后的可视化模型能准确反映该区域复杂的解剖学结构特点及其空间毗邻关系。     

64层CT造影断层图像虚拟技术和CT仿真结肠镜的临床应用

背景：虚拟内窥镜能够充分显示结肠的解剖形态以及病变部位,并从狭窄、梗阻处两端观察肠腔的解剖和病变。结合三维图像还可了解肠壁以及腔外的情况,更有利于肿瘤的定性以及分期诊断。 目的：探讨64层CT造影断层图像虚拟技术和64层螺旋CT三维成像与仿真内镜在结肠肿瘤诊断中的应用价值。 方法：应用Philips/Brilliance 64 CT对10例术后病理标本证实的结肠癌(8例)和结肠息肉(2例)进行容积扫描。Mimics软件用Marching Cubes算法对肠管进行面绘制及用虚拟内镜法重建三维图像及基于CT造影二维图像对大肠及周围结构等各种组织进行三维重建,并与Brilliance workspace工作站三维成像和仿真内镜结果相比较。 结果与结论：10例三维成像效果良好,虚拟内镜与CT仿真内镜显示基本一致。虚拟结肠镜结合多结构数字模型重建可以提供更多信息,有助于病变的准确定位,能准确反映其复杂的解剖结构及空间毗邻关系。说明64层CT造影断层图像虚拟技术能达到与CT仿真内镜结合三维成像同样的敏感性和特异性,加上各种组织三维重建技术可以提供较仿真内镜更丰富的信息。     

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。     

跟骨骨折畸形愈合的数字化虚拟重建及在矫形手术设计中的初步应用

目的　探讨跟骨骨折畸形愈合的数字化虚拟重建的技术方法及其在矫形手术设计中应用的可行性。  方法　利用跟骨骨折畸形愈合病例患侧、健侧足踝部CT扫描图像及其数据收集,应用Mimics14.0软件进行三维重建,在重建出三维数字化模型及相关测量基础上,进行虚拟截骨及内固定等手术设计,并将虚拟截骨后的相关解剖学参数与健侧进行对比及拟合,据此进行手术治疗。  结果　重建出跟骨骨折畸形愈合的三维数字化可视模型,制备出相应的3D实物模型,可进行跟骨骨折畸形愈合相关解剖学参数的测量,可在个人计算机上初步实现截骨、内固定等矫形手术设计的可视化与可操作化。  结论　数字化虚拟重建技术能够为跟骨骨折畸形愈合的术前判断、临床诊治方式的选择等提供更为精准的解剖学及影像学依据, 并可望用于跟骨畸形愈合截骨治疗手术的设计。     

Advanced Surface Reconstruction Technique to Build Detailed Surface Models of the Liver and Neighboring Structures from the Visible Korean Human

Unlike volume models, surface models, which are empty three-dimensional images, have small file size, so that they can be displayed, rotated, and modified in a real time. For the reason, the surface models of liver and neighboring structures can be effectively applied to virtual hepatic segmentectomy, virtual laparoscopic cholecystectomy, and so on. The purpose of this research is to present surface models of detailed structures inside and outside the liver, which promote medical simulation systems. Forty-seven chosen structures were liver structures such as portal triad, hepatic vein, and neighboring structures such as the stomach, duodenum, muscles, bones, and skin. The structures were outlined in the serially sectioned images from the Visible Korean Human to prepare segmented images. From the segmented images, serial outlines of each structure were stacked; on the popular commercial software, advanced surface reconstruction technique was applied to build surface model of the structure. A surface model of the liver was divided into eight models of hepatic segments according to distribution of the portal vein. The surface models will be distributed to encourage researchers to develop the various kinds of medical simulation of the abdomen.     

多层螺旋CT三维重建技术在辅助微螺钉种植支抗植入中的选择应用

背景：提高正畸支抗系统微螺钉种植体稳定性的关键在于种植前对局部骨质、骨量进行精确评估,但常规二维影像学检查,如根尖片、曲面断层摄影片、侧位头影测量片等均存在不同程度的局限性。 目的：分析总结多层螺旋CT多种图像重建技术在辅助微螺钉种植支抗植入中的不同特点及优势,以便精确指导微螺钉的种植,提高其稳定性。 方法：种植前以多层螺旋CT对猪颅骨进行定位扫描及多种图像重建,通过多种图像联合应用初步观测种植区骨质骨量及解剖情况,然后利用计算机在影像上精确设计三维种植角度,根据影像信息制作隧道式手术模板指导种植32枚微螺钉支抗,种植后多层螺旋CT再次扫描重建,将种植前后多层螺旋CT设计及测量角度与术后解剖组织块实物测量角度作对比分析。 结果与结论：32枚微螺钉种植情况满意,无伤及邻近牙根及周围重要组织结构的情况。种植前设计与种植后多层螺旋CT测量角度比较,以及种植后多层螺旋CT测量与实物测量角度比较,在轴位面及侧断面上其差异均无显著性意义(P > 0.05),且一致性极好。说明多层螺旋CT能够提供精确而丰富的影像信息,恰当选择合理应用能充分实现微螺钉种植影像学检查目的,从而为提高种植的成功率提供可靠保障。     

可视化肝脏肝内管道灌注及识别

目的：建立计算机可自动识别与三维重建的高精度人体肝内管道可视化数据集。方法：采用多管道搭配灌注法对肝内管道进行分色灌注填充,选择收缩率小、切割特性好、非水溶性的塑料填充剂并分别配以颜色值差异显著的油画颜料,对经过数控机床逐层铣切所获得的肝脏数据集进行计算机自动识别和三维重建。结果：用多管道分色灌注法得到的肝脏断层数据集,完成可视化肝脏的三维重建。结论：多管道分色灌注法能够较好地展示肝内管道系统的断面解剖学数据,有利于计算机准确而快捷地识别与完成肝内管道系统的三维重建,真实反映肝内结构的解剖学特点及管道间的空间毗邻关系。     

手指解剖结构的三维建模及临床意义

目的:应用计算机辅助模拟技术(CAD)建立手指解剖结构的三维模型.在计算机上实现手指解剖结构的三维演示.方法:根据手部解剖图谱及相关资料,应用3ds max的放样、多边形等算法建立三维模型.结果:应用上述方法成功地建立了手指解剖结构及指固有动脉逆行岛状瓣的三维模型.该模型可在电脑屏幕上自由旋转,隐藏不感兴趣结构.结论:应用三维建模软件进行手指解剖结构的三维演示是可行的,它有助于人们更好的理解和记忆解剖结构,进行手指手术设计.     

原位及游离肝脏可视化数据集获取技术研究

目的建立可供计算机自动识别与三维重建的高精度人体原位肝脏和游离肝脏可视化数据集。方法采用管道灌注法对肝脏进行灌注填充，经数控机床逐层铣切，完成断面图像数码摄影。结果获取无缺损的连续薄层横、冠、矢状断面可视化肝脏图像数据集。结论经灌注后铣切获取的薄层肝脏断面图像能够更好地展示肝内管道系统的断面解剖学数据，有利于计算机准确而快捷地识别与完成肝内管道系统的三维重建。     

宫颈癌子宫动脉血管网模型的构建及其三维可视化研究

目的：探讨研究宫颈癌子宫动脉血管网的方法及其临床意义。方法 ：用15％的过氯乙烯填充剂对一例宫颈癌离体子宫标本行子宫动脉和卵巢动脉分色灌注并铸型。分别于灌注前后行64层螺旋CT薄层扫描,并以最大密度投影法(MIP)和容积再现(VR)行三维重建。结果：(1)铸型和CT三维重建的宫颈癌子宫动脉血管网模型均可清晰的显示病变部位的血管供应及分布情况、子宫动脉及其分支的走行以及与卵巢动脉的关系;(2)利用CT薄层扫描重建的可视化模型可以从多方面清楚的显示病灶的大小及浸润范围。结论：应用血管铸型和CT薄层扫描技术可成功构建宫颈癌子宫动脉血管网模型,并可了解宫颈癌病灶的浸润范围及其血供特点等,对宫颈癌的诊断和治疗有一定的临床价值。