一种基于图像分割的医学图像融合方法

提出一种新的图像融合算法 ,用于临床治疗计划设计时对病灶的确定。文中采用改进的Canny算子对病灶边缘提取方法进行了研究 ,根据局部直方图计算对非目标轮廓进行抑制。通过对图像配准建立空间映射关系 ,将一种图像中的病灶边缘特征与其它相应的图像进行叠加 ,获得具有病灶边缘和解剖结构特征的融合图像。本文的融合算法简单、直观 ,临床实用性强     

膝关节计算机三维模型的建立

目的：通过三维激光扫描仪对膝关节几何形态进行三维重建，建立膝关节计算机三维模型，探讨此方法对膝关节相关研究的指导意义。方法：将膝关节两端进行包埋并打好标记物，利用三维扫描系统对膝关节屈曲不同角度扫描后进行三维重建，建立膝关节的动态运动仿真模型。结果：建立了膝关节三维计算机模型，并利用三维模型进行了膝关节运动及生物力学的初步实验。结论：该模型为膝关节相关研究提供一种良好的手段。     

医学图像融合技术的研究

利用图像融合技术,将不同模态的医学图像有机地结合在一起,可以充分利用各种医学图像的优点,为临床诊断和治疗提供帮助.本文主要介绍了医学图像融合技术的基本概念、发展情况、常用方法及面临的困难等,并对医学图像的研究前景作了预测.     

医学图像信息融合技术的发展

医学图像信息融合是医学图像处理、放射医学及医学影像学领域近几年兴起的一种新技术。应用医学图像信息融合技术 ,可以把不同模态的医学图像有机地结合起来 ,为临床诊断和治疗提供更完善的图像信息 ,从而使医学图像能更好地为现代医学服务。本文对医学图像信息融合技术及其研究现状作了详细的介绍和综述 ,并对其研究前景作了预测。     

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。     

医学图像融合技术及其应用

医学图像融合技术，作为一种成像后处理技术，把医学图像有机的结合起来，从而为医学诊疗提供了更完善的图像信息，进一步提高了临床诊断和治疗的可靠性。本文着重介绍了图像融合技术的内容及其应用。     

基于小波包变换的医学图像融合方法

为满足医学图像临床辅助诊断和治疗的需要,将小波包变换和自适应算子相结合,提出一种新的医学图像融合算法.算法首先对已配准的医学图像进行小波包分解,并采用自适应算子对小波系数及分解子图像进行处理,通过小波包重建,获得高质量的医学融合图像.该方法克服了小波变换不能兼顾图像高频成分的缺陷,并且可以根据不同的医学图像自动调整融合规则的权重系数,有效避免了设置固定权重系数造成的融合误差.实例融合仿真验证了算法的有效性和先进性.     

基于微机的医学图像三维重建

本文对由二维断层图像序列重建人体器官三维结构在微机上的实现进行了研究，先将目标物体从断层图像中分割出来，然后运用基于形状的目标插值形成二值化体数据，避免了线性灰度插值造成的物体表面边界模糊，并且缩短了预处理时间，采用一种改进的扫描线编码方法对体数据进行压缩，在微机有限的内存资源上实现了物体快速旋转和多种方式显示。     

小波变换在医学图像融合中的应用

图像融合是医学图像处理中的关键技术。文中探讨了基于小波变换的医学图像融合方法。首先对源图像进行小波多尺度分解,然后采用基于窗口的融合规则进行小波系数融合,最后通过小波逆变换重构融合图像。实验结果表明,该方法能在保留原图像信息的情况下增强融合图像的细节信息。     

人体颅脑MRI图像中下颌骨的分割及三维建模

目的:在目前的影像医疗诊断中,仅凭观察二维CT、MRI图像是很难实现准确的确定病变体的空间位置、大小、几何形状及与周围生物组织的空间关系的。本研究利用CT、MRI图像数据,帮助医生对病变体及其人体组织感兴趣的区域进行分割提取,用于医学图像的三维显示、三维重建。材料与方法:应用Mimics软件,对132层,层间距为1.0mm的MRI扫描图像进行图像去噪、分割和平滑等处理,最终创建三维模型。结果:建立了更为精确,应用更为广泛的下颌骨三维模型。结论:运用Mimics对MRI医学图像进行分割,重建三维模型,能全面显示病变的病理解剖改变,为临床治疗提供精细的影像学信息,从而使重建后的三维模型可清晰地再现病灶与周围组织的解剖关系,大大增强了医学图象分析系统的临床实用价值。     

虚拟置换后的膝关节力学分析

背景：仿真力学具有可重复性和对模型无损伤性的优势,加上个性化结构模型提高了有限元分析的可靠性,选择虚拟置换后对膝关节的力学分析不失为一种优化尝试。 目的：通过膝关节置换虚拟手术,用有限元法全面分析术后的膝关节接触面的受力状况,为下一步“手术规划”实验提供客观资料。 方法：CT/MR扫描患侧膝关节,激光扫描假体,经逆向软件数字化重建假体、膝关节及其韧带并测量下肢力线, 根据膝关节置换标准,用Mimics中的Simulation性能模拟膝关节置换手术的截骨、置入假体之后, 再将所得的模型导入ANSYS划分网格、材料赋值、施加载荷,以有限元法分析接触应力分布。 结果与结论：获得最佳的全膝关节置换后3D膝关节有限元模型,测得的力学数据与前人在力学实验中对假体直接测试所获得的结果基本一致。以有限元方法分析出虚拟置换后膝关节的结构形变、应力分布、内部能量变化等情况,有利于寻找假体置入的最佳位置、优化截骨、预见手术结果,成为手术规划不可缺少的数据。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程全文链接：     

枕颈部三维运动范围的测量

目的：研究枕颈部正常的三维运动范围，为枕颈部不稳分析和治疗提供生物力学基础。方法：运用脊柱三维运动测量分析系统，对１１具成人新鲜枕颈部标本的三维运动范围进行测试。结果：寰枕关节的前屈、后伸、左／右侧屈、左／右轴向旋转运动范围分别是：１１．７°、９．６°、２．８°／２．７°、６．９°／５．４°；寰枢关节分别为：８．９°、５．９°、３．４°／４．２°、３７．５°／３８．７°；寰枢关节中性区为２７．４°，占主运动范围的７１．７％；枕颈部与脊柱其它部位相比，主运动时伴有更明显的藕合运动，屈伸、侧屈时伴有比主运动范围更大的藕合旋转运动，分别为１０．５°、１４．３°。结论：脊柱三维测试分析系统不仅能对枕颈部的三维运动范围进行精确的测量，且能反映枕颈部三维运动的特点。     

人膝关节软骨下骨成骨细胞和软骨细胞的共培养

背景：软骨细胞移植等组织工程方法已经成为非常有潜力的骨关节炎治疗措施,软骨下骨的成骨细胞对软骨细胞的作用不仅参与骨关节炎的发生和发展,而且与细胞移植治疗预后有着密切的关系。 目的：培养人膝关节软骨下骨成骨细胞和软骨细胞,构建两者共培养的细胞培养模型,探讨软骨下骨成骨细胞对软骨细胞的作用。 方法：收集骨关节炎患者行全膝关节置换和严重创伤患者行截肢后遗弃的胫骨平台组织,采用Ⅰ型胶原酶连续消化后进行贴壁培养的方法,培养软骨下骨的成骨细胞,应用Ⅱ型胶原酶消化方法,培养软骨细胞,然后应用多孔插入器细胞培养池构建成骨细胞和软骨细胞三维共培养模型。 结果与结论：通过免疫组化,NBT/BCIP染色,茜素红染色等检查,证实成功培养出成骨细胞和软骨细胞。实时定量RT-PCR显示,在与骨关节炎的软骨下骨成骨细胞共培养的软骨细胞中,Ⅱ型胶原和蛋白聚糖基因的表达明显下降。可见骨关节炎患者的成骨细胞能促进软骨细胞的退变。     

人体膝关节的力矩参数

背景：由于人体运动过程复杂,难以用直接的方法来测量膝关节各项力学参数,所以,通常使用模拟或根据逆向动力学推算的方式来求得所需参数值。 目的：总结和比较膝关节力矩参数的测定方法,找出一种合理、可靠性高、实用性广的方法。 方法：应用计算机检索CNKI,万方数据库,Elsevier公司的Science Direct电子期刊关于膝关节力矩参数测试方法的文献,以“膝关节,力矩,等速测力法,拉格朗日建模,神经网络建模”及“knee joint,torque,isokinetic dynamometer,lagrangian modeling,neural network modeling”为检索词进行检索。纳入文章内容与人体膝关节力矩参数相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。 结果与结论：检索文献量总计123篇,排除重复性研究,初检得到75篇文献,阅读标题和摘要进行初筛,共保留其中的35篇归纳总结。结果表明,等速测力虽是主流方法,但是存在可靠性不够高的问题,且相应的等速测力仪价格昂贵,而朗格朗日建模与神经网络建模可以通过改变各自的模型来达到期望的要求,故有更大的可靠性与实用性,后者有更大的发展前景。     

Development of the human knee joint

ABSTRACT Background: Many studies have been published on the development of the human knee joint, but different investigators disagree on its morphogenetic time table. Most discrepancies center on the cavitation of the knee joint and the participation of the superior tibiofibular joint in the joint knee system. Methods: We summarize our observations of the development of the knee joint in 50 serially sectioned human embryonic and fetal lower limbs (26 embryos and 24 fetuses). Results: The epiphysis of the femur and tibia become condryfied from O'Rahilly stage 18, and ossification begins during the 13th week of development. The patella appears as a dense blastema during O'Rahilly stage 19, becomes condryfied during O'Rahilly stage 22, and begins its ossification during the 14th week of development. The knee joint cavity appears during O'Rahilly stage 22, initially as the femoropatellar joint. This process begins at the periphery of the articular interzone. The superior tibiofibular joint communicates with the lateral meniscotibial joint between 10 and 11 weeks of development and becomes separated from the 13 week on. The menisci arise from the eccentric portions of the articular interzone during O'Rahilly stage 22; however, until week 9 of development, they are not easily distinguishable. Conclusions: We establish the morphogenetic time table of the human knee joint. Anat. Rec. 248:269-278, 1997. © 1997 Wiley-Liss, Inc.     

Influence of hysteresis on joint position sense in the human knee joint

During muscle lengthening in a movement cycle the firing rate of muscle spindles is higher than during shortening. This phenomenon, known as hysteresis, has implications for movement control. Therefore, it should have an impact on joint position sense (JPS), the subject's awareness of the static position of a joint. JPS has been tested on the human knee joint by means of an angle reproduction test. This task included the following sequences. The leg was moved passively, by means of a motor drive, from two different start positions (15 degrees and 75 degrees) to a certain target angle and, after a time of 8 s, it was returned to the start position; subjects had to reproduce the former target angle. Several target angles, mild flexion (30 degrees), intermediate flexion (45 degrees), and strong flexion (60 degrees), were used. Depending on the start position, the movements matching these targets were flexions or extensions. At least for the intermediate position different threshold values should be expected for flexions and extensions, if hysteresis has an impact. Moreover, the JPS measure should show a dependence on movement velocity and independence on distance. Of the variables tested, only movement direction but not movement velocity or distance had a statistically significant impact on the dependent constant angle error (difference between reproduction and target angle). The target angle of 30 degrees was exactly reproduced (-0.14 degrees), independently of the start position. The 45 degrees target angle was significantly underestimated (-4.39 degrees) when matching that position by flexions (starting at 15 degrees) compared to an overestimation (2.27 degrees) when matching that position by extensions (starting at 75 degrees). The target angle of 60 degrees has been constantly underestimated (-3.80 degrees), independently of the start position. Therefore, hysteresis, the dependency of the movement's direction, neglected in the past, should be considered in future tests of JPS or studies considering the role of movement parameters for motor control.     

基于足负重位CT影像应用Mimics软件测量拇外翻相关指标

目的 探讨基于足负重位CT图像应用Mimics软件测量拇外翻相关角度的准确性及可靠性。方法 前瞻性选择昆明医科大学第一附属医院2016年7月—2017年3月收治的30例(36足)拇外翻患者,应用Mimics软件对患者足负重位CT图像行拇外翻3D重建。应用Mimics软件拟合区域功能自动分析计算生成近节趾骨轴线和第一、二跖骨轴线,并重建第一跖骨远端实际关节面,通过近节趾骨与第一跖骨3D模型进行修正;采用以上解剖学参数实现对拇外翻角(HVA)、跖骨间角(IMA)、跖骨远端关节面夹角(DMAA)的精确测量。由4名测量者分别使用上述计算机辅助CT建模测量法与常规X线测量法对30例拇外翻患者进行测量,比较各组观察指标测量结果的统计学差异,并行Bland-Altman分析一致性。结果 4名测量者采用常规X线法和CT建模重建法测量结果的ICC值分别为0.89和0.91,可靠性优。传统X线测量法测量患者HVA、IMA分别为29.10°±10.04°、13.98°±4.38°,CT建模法测量患者HVA、IMA分别为30.02°±10.62°、13.83°±4.29°,差异均无统计学意义(P值均＞0.05);传统X线测量法测量患者DMAA为12.57°±3.96°,CT建模法测量患者DMAA为16.21°±3.65°,差异有统计学意义(P＜0.01);Bland-Altman结果显示对于HVA、IMA角的两种测量方法一致性较好,DMAA的测量结果一致性较差。结论 基于足部模拟负重CT图像应用Mimics软件测量拇外翻HVA、IMA、DMAA可以精准生成上述3个角的边线,进而实现角度的精确测量;重建第一跖骨远端关节面,使DMAA测量的准确度和可靠性明显优于常规X线测量法。该方法是一种可行、可靠并且精准的测量方法,为拇外翻精准化、个体化治疗提供了可靠的基础。     

Development of the human knee joint ligaments

ABSTRACT Background: Many studies have been published on the development of the human knee joint, but scant attention has been given to the development of the knee joint ligaments. The only elements that have received much attention are the cruciate ligaments and their relationships with the synovial membrane. Methods: We summarize our observations on the development of the knee joint ligaments in 50 serially sectioned human embryonic and fetal lower limbs (26 embryos and 24 fetuses). Results: The patellar ligament begins to form in O'Rahilly stage 20, with the muscle fibers of the quadriceps muscle being attached inferiorly to the tibial tuberosity. The cruciate ligaments (beginning with the posterior) arise from the articular interzone in O'Rahilly stage 21. Subsequently, with the organization of the Wrisberg's meniscofemoral ligament, in week 10 of development, the cruciate ligament system is completed. The lateral collateral ligament begins to form in O'Rahilly stage 23, and from its first appearance it is independent of the knee joint capsule. At this time, development of the tendon of the popliteus muscle begins. The medial collateral ligament begins to develop in week 9 of development as a condensation of the joint capsule. Two weeks later, the intra-articular pad of fat begins to form from mesenchymal tissue below the patella and between the cruciate and the patellar ligaments. With the organization of the suprapatellar bursa in week 14 of development, knee joint development is complete. Conclusions: The morphogenetic time table of the knee joint ligaments was established. Anat. Rec. 248:259-268, 1997. © 1997 Wiley-Liss, Inc.