医学图像的三维重建及基于VTK的实现和应用

背景:VTK是一个免费的图像三维重建和处理的专业开发平台,其功能强大,源代码开放,用户可以根据自己的需求灵活的定制和开发。目的:介绍图像三维可视化中常用的面绘制和体绘制两类可视化技术的原理,以及其典型的Marching Cubes和Ray Casting三维重建算法,并对重建的三维医学图像的应用和扩展进行了探讨。方法:基于免费的VTK可视化开发包平台和Visual C++6.0IDE开发工具,使用C++语言,采用真实人体CT数据集,实现CT图像的三维重建和应用扩展。结果与结论:基于VTK平台,采用面绘制和体绘制不同绘制原理实现了医学图像的三维可视化。重建得到的三维医学图像,显示效果清晰直观,并且可以配合进行三维医学图像的测量、虚拟切割等操作,取得了较好的效果。     

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。     

VisualizationToolkit软件在医学图像三维可视化中的应用

医学图像的可视化已成为基础医学研究和I临床辅助诊断、治疗的重要手段,用计算机构建高度精密的人体各部位的三维模型已成为目前医学研究和疾病诊疗方法进一步发展的重要基础。VisualizationToolkit（VTK）作为一款流行的科学可视化软件,具有方便、高效的编程特点。采用VTK结合VC＋＋实现医学图像三维可视化,分别采用Contour-connecting算法、MarchingCubes算法和Ray—casting算法进行了头部的三维绘制。结果证明VTK使用灵活,功能强大,具有重建步骤简单、速度快、交互能力强等优点,可以被广泛应用于医学图像的三维重建中。     

三维可视化系统对髋关节骨性结构的评价

背景：目前通过二维断层图像信息来判断病变组织的具体性状其难度仍然较大,而运用医学三维重建技术,将能够显著改善医务工作者对相关疾病诊断的工作效率和准确率。 目的：开发一套医学三维可视系统,能够通过读取髋关节DICOM数据重建相应部位三维模型,并通过重建模型直观观察病变髋关节的形态。 方法：使用个人电脑在WindowsXP操作系统,开发环境为VC＋＋6.0,安装VTK 5.6并进行必要设置,使用MFC开发一套医学三维可视化系统,具体步骤如下：①创建一个绘制对象。②创建一个绘制窗,将绘制对象加入绘制窗口。③读取CT图像序列,设置读取图像序列的路径。④使用MC算法抽取等值面（生成三角面片）,根据灰度的不同,分别从切片数据中提取出皮肤和骨骼。设置输入图像序列数据;设置抽取的组织轮廓线灰度值。⑤建立三角带对象和数据映射对象。⑥实现图形的绘制,接收几何数据的属性,并分别对骨骼和皮肤设置不同的颜色和透明度。⑦设置视角位置,观察对象位置和焦点。⑧创建人机交互功能。 结果与结论：使用VC＋＋6.0及VTK可以满足医学三维可视系统开发的需求,开发的三维可视系统软件能通过对髋关节DICOM格式的CT图像序列进行三维重建,重建的髋关节三维模型可以使用旋转、缩放、平移来直观的观察髋关节的骨性结构,骨折形态及类型,对相关治疗及手术有一定参考作用。     

基于Visualization Toolkit的脑模型三维重建方法研究

目的利用可视化工具包VisualizationToolkit(VTK)结合VC++实现医学图像三维可视化。方法基于头部CT测量数据,采用MarchingCubes算法和Raycasting算法重建出头模型的表皮和颅骨。结果和结论VTK使用灵活,功能强大,利用它进行图像重建,具有重建步骤简单、效果好、速度快、交互能力强等优点,可以被广泛应用于医学图像的重建中。     

Visualization Toolkit软件在医学图像三维可视化中的应用

医学图像的可视化已成为基础医学研究和临床辅助诊断、治疗的重要手段,用计算机构建高度精密的人体各部位的三维模型已成为目前医学研究和疾病诊疗方法进一步发展的重要基础.Visualization Toolkit(VTK)作为一款流行的科学可视化软件,具有方便、高效的编程特点.采用VTK结合VC++实现医学图像三维可视化,分别采用Contour-connecting算法、Marching Cubes算法和Ray-casting算法进行了头部的三维绘制.结果证明VTK使用灵活,功能强大,具有重建步骤简单、速度快、交互能力强等优点,可以被广泛应用于医学图像的三维重建中.     

计算机辅助医学图像三维重建的算法分析

背景：三维重建技术是采用计算机技术对二维医学图像进行边界识别,重新还原出被检组织或器官的三维图像。目的：分忻在不同情况下进行医学图像三维重建时如何进行算法的选择。。方法：采用计算机检索中国期刊全文数据库和Pubmed数据库。中文检索词为“医学图像,三维重建,面绘制,体绘制”,英文检索词为“medicalimages,three—dimensionalreconstruction,surfacerendering,volumerendering”。检索与医学图像三维重建算法相关的文献33篇,从面绘制重置方法和体绘制重置方法的实现原理、实现复杂度、实时显示情况等方面进行分析。结果与结论：目前,医学图像三维重建根据绘制过程中数据描述方法的不同可分为三大类：面绘制方法、体绘制方法和混合绘制方法。通过对面绘制和体绘制方法中不同算法的分析,可以看到面绘制方法在算法效率和实时交互性上是优于体绘制的,虽然面绘制方法在绘制时候会丢失许多细节,使得绘制图像效果不理想,但是由于其算法比较简单,占用内存资源少,所以目前得到了广泛的运用。体绘制方法是对体数据场中的体索进行直接操作,可以绘制出三维数据场中更丰富的信息,因此体绘制方法的绘制效果优于面绘制方法。     

基于ITK和VTK方法的超声血管图像三维重建

医学图像三维重建是利用二维图像序列重建出三维模型,提供直观的视觉信息,供医务工作者参考.大多数重建都是利用CT图像序列进行重建,对超声图像的重建研究很少.文章首先介绍ITK(Insight Segmentation and Registration Toolkit)和VTK(The Visualization Toolkit),接着利用ITK和VTK进行了超声图像的三维重建,最后给出了实验结果,重建结果表明,利用ITK、VTK和改进的Herman插值法,超声血管图像可以获得很好的重建效果.     

基于VTK软件的结直肠段三维数字可视化

背景:将二维断层图像序列转变为具有直观立体效果的图像,展现人体器官的三维结构与形态,提供传统手段无法获得的解剖结构信息,是医学数据场可视化的基本任务.目的:利用医学图像的三维可视化技术,建立肠道切片数据的三维可视化模型,为口服胶囊机器人在肠道中的空间位置跟踪研究、粪便嵌塞性肠梗阻情况下肠道承受水压冲洗能力的数值模拟研究提供肠道的几何空间结构参考依据.方法:医学图像切片可视化的一般过程,包括图像获取、配准、三维面绘制重建,以及在Visual C++中利用VTK软件实现三维数字可视化.结果与结论:利用VTK软件,实现了结直肠的三维数字可视化,可实现结直肠三维图像的旋转、缩放、平移,并将其集成到MFC图形用户界面中.实际得到的三维可视化模型可为口服胶囊机器人在肠道中的空间位置跟踪研究、粪便嵌塞性肠梗阻情况下肠道承受水压冲洗能力的数值模拟研究提供图像参考依据.     

基于VTK的肱骨薄层断面三维可视化重建研究

目的通过使用可视化工具包VTK的二维轮廓线的表面重建算法,在VC 的编译环境下实现对人体薄层断面中肱骨的三维表面重建。方法应用数字化可视人体数据获取技术,对双侧肱骨进行计算机三维重建及立体显示。结果重建出双侧肱骨的大、小结节,大、小结节嵴,桡神经沟,尺神经沟,肱骨小头,肱骨滑车,冠突窝,桡窝,鹰嘴窝,内、外上髁等结构的三维立体图像,可以任意角度和比例大小对它们进行观察,清楚地显示了它们在空间上的位置关系。结论本研究以中国可视化人体数据集和VTK为基础,实现了对人体肱骨的3D可视化重建,为进一步深入研究和实现更多人体解剖结构可视化以及科学计算提供支持,也为解剖教学展示提供参考。     

基于linux平台的医学影像软件系统设计与应用

背景：随着VTK和ITK两个软件开发包的研制成功,医学影像领域内的研究人员越来越重视本领域内的软件开发问题。目的：开发一种结合VTK和ITK的医学影像软件系统。方法：首先对可视化软件包和图像处理包整合,进而基于整合框架对体数据进行处理、同步可视化和测量分析,最后结合病历信息与医学影像分析数据建立管理系统,在linux平台上对该软件系统进行了实现,利用上气道CT体数据对系统进行了测试。结果与结论：该系统能够结合VTK和ITK对体数据进行可视化和图像处理,基于MySQL数据库对病历信息和医学影像数据进行合理管理,体积、长度等测量精度都在1%之内。     

基于医学图像的三维模拟手术

目的 对实现三维模拟手术的关键技术进行研究,构建基于医学图像的三维模拟手术平台. 方法在VC++平台下,使用三维分割算法对体数据进行分割,结合VTK对读入的体数据进行交互式三维重建和虚拟切割,并对各种虚拟切割方式的性能进行分析. 结果实现了医学CT/MR图像的交互式三维重建、虚拟手术刀切割以及虚拟手术规划. 结论该系统可以辅助医生对手术过程进行模拟,为医生观察三维人体组织器官结构及病灶部位,实施辅助手术提供有力的帮助.     

The medical imaging interaction toolkit

Thoroughly designed, open-source toolkits emerge to boost progress in medical imaging. The Insight Toolkit (ITK) provides this for the algorithmic scope of medical imaging, especially for segmentation and registration. But medical imaging algorithms have to be clinically applied to be useful, which additionally requires visualization and interaction. The Visualization Toolkit (VTK) has powerful visualization capabilities, but only low-level support for interaction. In this paper, we present the Medical Imaging Interaction Toolkit (MITK). The goal of MITK is to significantly reduce the effort required to construct specifically tailored, interactive applications for medical image analysis. MITK allows an easy combination of algorithms developed by ITK with visualizations created by VTK and extends these two toolkits with those features, which are outside the scope of both. MITK adds support for complex interactions with multiple states as well as undo-capabilities, a very important prerequisite for convenient user interfaces. Furthermore, MITK facilitates the realization of multiple, different views of the same data (as a multiplanar reconstruction and a 3D rendering) and supports the visualization of 3D+t data, whereas VTK is only designed to create one kind of view of 2D or 3D data. MITK reuses virtually everything from ITK and VTK. Thus, it is not at all a competitor to ITK or VTK, but an extension, which eases the combination of both and adds the features required for interactive, convenient to use medical imaging software. MITK is an open-source project (www.mitk.org).     

消融导管三维定位导航系统中心脏多腔模型的构建

背景：目前,心内膜三维标测系统的研制是国内外医学工程学界的一个热点。国外已经推出了适用于临床的系统,但是其价格极其昂贵;国内还只是处于研究阶段,因此,在心内膜三维标测系统的国产化方面任重道远。目的：采集分析消融导管三维定位导航系统的建模数据,并重构心内膜三维几何模型。方法：心内膜三维建模数据的采集直接关系到建模质量的高低。以离散点的形式将数据采集过程进行可视化,可获得全面和有效的建模数据点集;通过对所得的点云数据进行凸包运算,获取数据集的表面极值点,构造用边界表示的多面体模型;最后以生成的多面体为基本体素,采用离散法造型完成建模过程。并使用可视化类库VTK,成功的重构了心内膜三维模型。结果与结论：仿真实验表明,实验提出的方法可以较全面、高效地采集建模数据,重构心内膜三维模型。提示重构的心内膜三维几何模型可以为消融导管三维定位导航系统提供技术支持。