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。     

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。     

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。     

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。     

心脏三维超声虚拟内窥镜系统导航与介入方法研究

目的通过心脏三维超声虚拟内窥镜系统导航和介入方法研究,旨在探索并建立复杂型先心病虚拟现实环境下观察的规范化"路径"和介入方法。方法采用体绘制技术重建心腔内表面的三维图像,并置感兴趣的心内结构于可视化显示窗中心,键盘操作与人工导航结合使三维重建图像沿着视线方向前进,产生被观察心内结构目标不断靠近观察者和放大的多帧图像。结果系统通过控制鼠标、键盘立体定位,结合VanPraagh"节段分析法"对感兴趣区域观察,使操作者在虚拟心脏内漫游,实现部分心内畸形结构的诊断。对诊断房、室间隔缺损者,应用虚拟介入装置模拟ASD、VSD介入治疗。结论三维超声虚拟内窥镜为先天性心脏病临床诊断、术前模拟介入、手术计划、外科手术导航及计算机辅助医学教学提供了一种新方法。     

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.     

薄层解剖断面与多平面经食管超声心动图基础上的

目的利用薄层断面解剖和多平面TEE技术完成心脏内部结构的三维重建,为心脏的影像学和外科手术提供三维解剖学依据.方法将心脏的薄层解剖断面和多平面TEE二维图像输入三维重建工作站,分别完成心脏及内部结构的三维重建,并将二者进行对照研究.结果本研究利用心脏连续薄层解剖断面和多平面经食管超声心动图成功地重建出了心脏及其内部结构,二者具有良好的对照性.结论在多平面TEE基础上重建的心内三维结构清晰、生动;在断面解剖基础上完成的心脏三维重建较TEE更为细致、完整,能帮助临床医师更好地理解TEE三维图像.     

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。     

胎儿神经系统畸形的三维超声显像

探讨胎儿中枢神经系统畸形经重建的三维超声显像,方法：本文对产科常规Ｂ超检查中发现神经系统畸形的１２例患者进行三维重建,采集方法为磁场空间定位自由扫查。结果：三维超声图像可显示胎儿含液性病变及内壁结构的细微特征,对祥羊水包绕的胎儿结构利用三维成像技术能显示感兴趣区域的外部结构特征。结论三维超声成像可以提供较二维更为丰富的诊断信息。     

颈部血管四维重建:Ⅱ.超声图像采集及软件处理

目的编制出合理的软件程序,对颈动脉系列截面图进行三维超声重建.方法用自行研制的机械臂及软件系统采集颈动脉图像并进行数字化处理,再用计算机图形学方法重建出血管三维图像.结果应用三维图形库OpenGL绘制出具有真实感的三维血管表面图像并进行定量测定.结论该软件系统简单、合理、便于操作,可完成血管等距横断面图像的三维重建.     

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。     

基于C型臂2D投影的3D模型重建

背景：基于C型臂2D投影的3D模型重建是一种以XRII图像作为基础,经过校正后的运用一定数值函数进行3D模型重建的技术,可在手术过程中提供给手术者丰富的图像信息,方便手术的进行。目的：探讨基于C型臂2D投影的3D模型重建技术诸多方面的问题。方法：由第一作者检索1990/2010PubMed数据库、CNKI系列数据库及万方数据库有关图像引导手术技术、C型臂2D投影图像校正与重建、基于2D图像的3D模型重建以及医学图像配准等方面的文献。结果与结论：基于C型臂2D投影图像的3D模型重建是指以C型臂获取的2D投影图像为基础,实现骨骼3D模型的术中重建。3D重建模型不仅含有更为丰富的骨骼外部形状等解剖结构信息,而且还可包含骨密度及强度等骨骼内部多元有用信息。该技术可分为两条主线：有限角度锥形束X射线摄影合成方法;基于统计可变模型的非刚性配准方法。未来的研究可将该技术与手术导航相关技术进行结合从而建立手术导航系统。     

基于Visual C＋＋和Matlab的磁共振影像增强后处理系统

目的：随着医学影像学的飞速发展，手术导航技术的应用及脑功能等图像分析研究的不断深入，基于医学数字成像和通信标准的医学影像分析与处理也随之成为医学图像处理领域中的热点.为便于科研人员研究相应的磁共振图像局部增强等后处理算法及进行图像分析，提出一种基于Visual C＋＋和Matlab的磁共振影像增强后处理研发平台. 方法：对北京协和医院放射科2005-01／10获取的部分磁共振医学数字成像和通信图像利用灰度扩展进行全局增强，利用基于数学形态学方法进行局部增强算法的研究：在程序实现上使用Matlab引擎实现VC＋＋和Matlab混合编程处理医学数字成像和通信图像. 结果：为磁共振图像进行增强局部对比度算法研究提供了一个研发平台，实现了位图图像与医学数字成像和通信图像的数据转换接口功能。 结论：处理后的图像具有更好的应用价值，为图像局部对比度增强算法的研究提供一个有效的平台：在算法研制阶段采用VC和Matlab混合编程的方法可以提高算法研究效率.     

螺旋CT在口腔颌面部创伤中临床应用价值的研究

目的:探讨螺旋CT三维成像和多平面成像技术在颌面部创伤中的应用价值。材料与方法:对62例颌面部骨折患者行薄层连续扫描后,利用工作站进行图像后处理,选用多种软件技术,多平面重组(MPR)、三维表面遮盖显示(3D-SSD)等重组观察,重建颌面部骨折的三维影像,获得最佳图像。结果:螺旋CT MPR成像清晰显示了所有的颌面部骨折的部位、类型、异物的数目及碎骨片的移位及周围软组织的损伤情况,特别对细微骨折及深部骨折显示优于3D-SSD。而3D-SSD属立体成像,可直观展现骨折的部位,骨折线的走行,骨质的碎裂程度及移位情况。结论:多层螺旋CT MPR结合3D-SSD成像能够明确诊断颌面部骨折,可直观地观察到颌面部骨折在三维立体空间的实际大小、形态位置及周围结构的解剖关系,并为其临床治疗提供依据,对颌面部骨折术前制定手术方案和术前、术后对比均有重要的指导作用。     

管道铸型标本断层摄影三维重建盆腔动脉

背景：以往的影像诊断中,主要观察二维图像,随着医学科技的发展及诊疗设备的不断更新,在三维空间里研究人体内小血管的分布,已成为今后解剖学研究的必然。目的：利用聚乙烯醇-氧化铈血管造影对盆腔动脉进行三维重建,为血管介入提供可靠的解剖学依据。方法：纳入非妇科疾病死亡成人新鲜标本2例,预处理标本,经腹主动脉注入聚乙烯醇-氧化铈对比剂,用美国QE Lights Speed VCT 64层CT连续扫描,利用Mimics软件进行三维重建。观察盆腔动脉的各级分支的出现以及管壁清晰度、饱满度。结果与结论：横断面原始图像及其三维图像重建均达到满意的效果,可清晰显示4级以分支,重建后的模型可以任意三维旋转。说明聚乙烯醇一氧化铈血管造影术是盆腔动脉进行三维重建的一种有效技术方法,对妇产科血管介入技术起指导性作用。     

实时三维时空关联成像技术对20孕周前胎儿心脏畸形的诊断价值

目的探索实时三维时空关联成像技术（STIC）对20孕周前胎儿先天性心脏病（FCHD）的诊断价值。方法选取2010年6月至2012年7月在厦门大学附属第一医院杏林分院超声科常规超声检查的20孕周前连续病例共510例,均存在有高危因素,作为高危组;其孕22周后常规产前检查时作为对照组。常规二维超声心动图检查后应用STIC技术获取胎儿心脏容积数据,进行脱机分析,使用多平面重建模式（MP）和断层显像模式（TUI）获取美国超声心动图学会提出的胎儿的9个心脏切面,观察FCHD的检出情况,两组胎儿心脏畸形检出情况采用Kappa一致性检验。结果高危组20孕周前共检出胎儿心脏畸形10例,漏诊2例,22孕周后检出12例胎儿心脏畸形。具体种类及检出孕周：左室发育不良2例（孕16＋6周、孕18＋3周）,大动脉转位2例（孕16＋4周、孕18＋5周）,单心室2例（孕16＋4周、19＋3周）,室间隔缺损2例（孕17＋1周、孕18＋5周）,主动脉狭窄1例（孕16＋3周）,房室共道畸形1例（孕17＋3周）;漏诊2例为大动脉转位（孕14＋3周）、室间隔缺损（孕15＋3周）;孕22周后筛查时除上述检出外又新增检出1例大动脉转位,共检出胎儿心脏畸形11例,漏诊1例：室间隔缺损（孕15＋3周）。两组心脏畸形检出率经Kappa一致性检验为高度一致,Kappa值为86.4%。结论通常在孕22＋0～26＋6周使用二维及三维超声进行胎儿心脏畸形筛查,现将实时三维STIC技术用于20孕周前高危胎儿,心脏畸形的检出率与孕22周后一致,差异无统计学意义,最早在孕16周时可检出FCHD。因此可借助此技术尝试将心脏畸形筛查时间提前至孕16周,以期更早发现胎儿心脏畸形。