人体器官的计算机三维重建及显示

本研究应用国内计算机的设备条件,采用体素表示的表面显示法,对人体肾脏、颅及腰椎的CT图象进行了计算机三维重建和显示。对新鲜离体肾脏标本先行包埋、低温冰冻,横断连续切割和撮影,然后再行轮廓描绘并将图象输入计算机;另外选择颅和腰椎横断面的CT图象,同样输入机内。在Vax-11/730主机,S-600图象处理系统下,用FORTRAN 77编制成软件包,实现在彩色监视器的屏幕上,对上述器官进行了三维重建和显示。重建后的器官可按需要进行不同角度的旋转、剖割和透明处理。图象逼真,富有立体感。本研究为解剖学的教学和科研,为CT诊断等提供了一种新颖的、有价值的显像手段。     

虚拟现实环境下的女性盆腔三维重建和可视化

目的:虚拟现实(VR)环境下建立女性盆腔三维可视化数字模型.方法:应用女性盆腔CT扫描数据,在Dextroscope平台进行女性盆腔三维重建和可视化研究.结果:在VR环境下成功重建出女性盆腔的三维图像,该模型可在任意角度、任意平面清楚显示女性盆腔内主要脏器及其空间立体位置关系.结论:三维可视化女性盆腔数宁模型能够提供女性盆腔结构的虚拟解剖,为妇产科及外科手术治疗提供个体化的准确的形态学依据,并为虚拟手术提供立体的操作环境.     

基于网络的心脏和冠状动脉计算机三维重建

目的：研究基于网络重建心脏和冠状动脉的三维图像,并探讨其准确性。方法：2例新鲜心脏标本冠状动脉注入造影剂后,超高速CT（UFCT）增强容积扫描;另取1例冠状脉造影病人的UFCT增强容积扫描的图像。分别对原始图像格式转换,噪声消除,兴趣区选择,利用Java编制基于网络运行的三维重建软件,并对心脏和冠状动脉进行重建。结果：重建出的心肘和冠状动脉图像逼真,动脉主干和分支与相应的UFCT平片显示的结构相近,心脏可任意角度旋转与切割,结论：基本实现心脏和冠状动脉在Internet网上的重建,为人体器官和组织的三维重建提供一条新的途径。     

正常中耳64排螺旋CT仿真内窥镜和听骨链三维重建

目的:探讨64排螺旋CT仿真内窥镜(CTVE)和听骨链表面遮盖法(SSD)成像对正常中耳结构的显示情况及其技术方法。方法:无临床症状、临床检查未见异常、CT显示正常者35耳,行中耳CTVE及听骨链SSD成像,重建图与正常图谱、二维CT图对照。结果:CTVE100%(35/35)清晰显示大部分听骨链的结构及鼓室各壁结构;CTVE对镫骨前后脚的显示率分别为68.6%(24/35)和74.3%(26/35),CTVE尤其清晰显示后鼓室重要结构;听骨链SSD成像100%(35/35)清晰显示听小骨各结构,尤其是完全显示了镫骨前后脚及脚板。结论:64排螺旋CT的CTVE及听骨链SSD成像,能够建立正常中耳立体解剖结构模式,立体、清晰地显示正常中耳腔内部及各壁重要的解剖结构,为临床对中耳三维结构的观察提供更直接的影像学资料,该技术方法简单、快速,值得推广。     

肝及肝血管的三维重建及可视化

目的:探讨肝及肝血管三维模型的重建及可视化方法.方法:利用1例肝移植供体的肝64排螺旋CT薄层扫描数据集,采集二维图像数据,利用Mimics软件重建肝及肝血管的三维模型.结果:重建的肝及肝血管三维模型形态逼真、解剖标志明显,可以不同颜色、任意组合显示,可对模型放大、缩小和旋转等全方位观察,并能任意平面切割.结论:采用肝CT增强扫描数据,利用Mimics软件可以快速提取肝血管,重建肝内血管三维模型,但对于肝的分割较费时;重建的肝及肝血管三维模型有助于解剖学教学和制定合理的肝手术方案,并为进一步行肝虚拟手术提供了图像处理经验.     

数字化虚拟人体器官的研究进展

数字化虚拟人体器官已成为医学领域中最活跃的研究课题之一,在病情诊断和医学教学中具有广阔的应用前景.本文重点从人体的头颈部、胸部、腹部及神经系统4个方面回顾数字化虚拟的国内外研究现状,并对发展前景做出展望.数字化虚拟人体器官研究有助于提高人类对自身的认识,促进现代医学发展,并为医学研究和临床应用提供技术支撑.     

DICOM数据的三维重建与协同可视化系统的开发

复杂手术常需多科医生协商制定综合性治疗方案,网络协同三维可视化软件可使方案制定直观而精确。我们采用VTK工具包对DICOM格式CT图像数据进行三维重建并作网格简化,将结果所得多边形网格模型无缝集成到用HOOPS/3DAF所开发的图形系统进行显示,并用HOOPS/Stream工具包转成适合网络传输的HSF无损压缩流文件,再用HOOPS/NET工具包实现基于Client/Server架构的协同三维交互可视化系统。所得三维重建结果清晰,协同三维可视化操作实时度高。本研究实现了一个协同手术仿真开发平台,该架构易于进一步添加模拟手术操作与修复体设计功能。     

人喉的计算机三维重建及显示

对人喉标本连续切片和ＣＴ图像进行综合处理，输入计算机中进行三维重建，所显示的人喉图像形象逼真，立体感强，具备生物器官的自然连、连贯性和光滑性。该系统除可进行一般的旋转，放在等功能，还能模拟会厌软骨和声带的运动。     

下颌管的三维重建及临床意义

目的　为下颌牙种植术等临床口腔外科提供解剖学基础。 方法　选取全牙志愿者20名,在螺旋CT机以眶耳线(OML)为基线连续扫描,采用ADW 4.2重建软件的曲面重组技术(CPR)重建下颌管,观察下颌管的位置、构造和测量下颌后牙牙根至下颌管上壁的距离;在Amira三维重建软件下重建下颌骨及下颌管的可视化模型,观察透明下颌骨内下颌管的走行及其与下颌后牙的关系。 结果　下颌管壁由一薄层骨密质构成,自磨牙牙根尖舌侧和前磨牙牙根尖颊侧的下方走行;透明下颌骨内的下颌管可清晰显示其位置、形态及走行,下颌管与下颌体下缘、牙槽嵴及内、外侧骨板的距离。下颌后牙牙根至下颌管的距离以第2磨牙最近,由近及远依次为第2磨牙、第1磨牙、第3磨牙、第2前磨牙和第1前磨牙;下颌磨牙的远中根至下颌管的距离均较近中根近。第1前磨牙、第2前磨牙、第1磨牙、第2磨牙、第3磨牙牙根至下颌管上壁的最短距离分别为(8.38±1.04) mm(左)和(8.44±1.05) mm(右)、(7.51±0.85) mm、(3.40±　0.65) mm、(2.93±0.61) mm、(3.92±0.63) mm(左)和(3.97±0.63) mm(右)。 结论　下颌管的三维重建对选择适宜长度的牙种植体,避免牙种植体损伤下牙槽神经等具有重要意义。     

颞骨组织切片三维重建的方法及意义

计算机技术的不断发展和切片技术的提高 ,使三维重建图像形态逼真、立体感强 ,各种重建的结构空间毗邻及定位准确 ,且已从定性研究向定量研究方向发展。该技术在颞骨内部结构中的研究 ,极大地促进了耳科及相关学科的发展。本文对颞骨组织切片三维重建在方法学和应用范围等方面的资料加以综述。1　方法学意义1.1　火棉胶包埋特征组织学包埋切片的方法较多 ,包括石蜡、明胶、碳蜡和火棉胶包埋等[1,2 ] 。火棉胶作为一种古老的包埋方法现应用较少 ,但其适用于大块组织的包埋与切片[3] 。它有不使纤维组织及肌肉过度硬化的特性 ,对于神经、眼球…     

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++ 6.0 IDE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。     

附睾管三维重建及解剖

目的 以人附睾组织为研究对象,进行附睾管三维重建,明确附睾管解剖学及组织学特点。 方法 对1例人附睾连续组织切片,Leica Aperio AT2数字扫描,Photoshop CC 2018配准,VGStudio MAX V3.0三维立体合成,Materialise Magics V22.0后期修饰。另1例用于电子显微镜观察。结合切片及三维重建,分析附睾管的组织学特点。 结果 获得7 μm厚的横断面人附睾石蜡切片4331张,矢状面切片543张;人附睾管存在明显的区域性分布,附睾头、体和尾部可分别划分为7个、9个和4个亚区,亚区间有组织间隔;不同亚区内附睾管排列无序,但附睾管管径及其上皮结构存在差异,且体、尾部各亚区间为单根附睾管连接。 结论 利用连续组织切片的方法能成功三维重建人附睾管。揭示人附睾管具有明显的空间区域性,不同亚区组织存在差异。     

基于显微CT的骨微观三维变形场测量系统的研究

目的初步构建一套集成显微CT与力学加载装置的测试系统,结合数字体相关技术(digital volume correla-tion,DVC)实现骨组织内部微观三维变形场的测量。方法选用微型力学加载装置进行单轴压缩试验,维持载荷不变的同时对试样进行CT扫描;采用DVC方法对连续CT图像序列进行相关匹配和搜索计算,测量载荷变化前后试样内部结构沿三维方向的微观位移值;通过零位移重复扫描和刚体平移评价该系统的测量精度及准确度;利用该系统测试牛松质骨块的三维位移场分布。结果零位移重复扫描结果显示该系统测量加载方向的位移准确度最高,测量精度低于CT扫描分辨率的1/10;刚体平移结果显示计算位移标准差为0.001～0.002μm;松质骨块测试区域在600 N载荷作用下沿加载方向的微观位移范围为100.35～110.25μm,位移场呈现多层逐级分布。结论该系统能够满足数字体相关法测量位移的准确度及精度要求,能够实现骨组织内部微观结构的三维变形场测量,可以作为进一步研究骨组织内部变形分布与结构成分响应关系的测量平台。     

基于通用CAD技术的三维假牙模型重建

背景：由于全口假牙没有牙齿作为牙托的支撑,压力全部到牙龈上面,假牙活动咀嚼食物时不可避免对作为牙托支撑的牙龈进行磨损,患者也经常出现牙龈发炎和假牙托的金属过敏症状,因此为患者安装假牙前,医生必须先测试其对假牙材料的适应性。 目的：对经历磨合期后的假牙进行三维模型重建。 方法：使用激光扫描仪等数字采集设备采集了经过磨合期的全口假牙三维数据,利用逆向软件进行减少噪声点、数据滤波、数据精简及对缺失的数据进行修补等预处理并封装为三角曲面,通过Pro/E等三维设计软件实现模型的重建。 结果与结论：通过激光扫描仪、CT等数字采集设备采集经过磨合期的全口假牙三维数据,利用逆向软件对采集到的数据进行预处理包括减少噪声点、数据精简、数据滤波及对缺失的数据进行修补等并提取曲线模型,最后在Pro/E等三维设计软件中实现了模型重建。重建的模型可为假牙的制作提供数字信息,也可以通过快速成型得到假牙的复制品。逆向重建的经过磨合期的全口假牙,不仅节约了时间,减少医生的劳动强度,还降低患者对材料过敏的风险,缩短患者与假牙的磨合期,减少患者的痛苦。     

基于CT影像的人体踝关节三维重建

以踝关节的生理解剖结构为理论依据,利用踝关节的CT图像作为二维数据源,通过医学图像处理软件Mimics建立踝关节的三维模型,然后使用3-matic对三维模型的网格进行优化,最后对优化前后的模型进行对比分析。结果发现经过优化后的踝关节三维模型在结构上与人体真实的踝关节结构并无明显的差异,精确程度满足要求,对于患者病情的分析及治疗方案的确立具有重要的指导意义。     

大鼠肾标本连续切片的三维重建及形态学测量

目的 综合运用目前较成熟的技术,建立一个易施行的、可对大组织标本连续切片整体图像进行三维重建及形态学测量的方法。 方法 对正常大鼠肾的石蜡包埋标本进行全序列连续切片,HE染色后对切片图像进行数字化采集,经过拼接、配准步骤,建立切片整体图像的数字化数据集,对其内部的血管系统及肾盂进行分割及三维重建,并对重建结果进行形态学测量。 结果 切片的整体图像清晰,数字化图像数据集配准准确,三维重建结果再现了各种结构的立体特征及其在原组织块内的位置,在三维空间内,可进行无阻挡的自由观察,并且测量出了脉管系统的多项三维形态学指标,包括组织体积构成百分比、动脉长度及分支角度等。 结论 采用这种方法取得了较为满意的重建结果,可为其他组织连续切片的三维重建研究提供借鉴。     

大鼠胰组织块的三维重建及形态学测量

目的:观察大鼠胰组织块内部各结构的空间位置关系,并描述胰岛的立体形态学特征.方法:经过长序列连续切片、H-E染色、切片图像数字化及配准等步骤,建立正常大鼠胰组织块的数字化图像数据集,对其内部的动脉、静脉、导管及胰岛进行分割及三维重建,并对重建结果进行测量及分析.结果:所得数字化图像数据集分辨率高,配准准确,再现了原组织的结构,重建结果可在三维空间内自由观察.根据重建结果测量多种形态学指标.胰腺泡及结缔组织占胰总体积的绝大部分,胰岛占1.125%.结论:胰内动脉、静脉分支自主干垂直发出后,互相伴行,先于胰表面,随后向小叶深部发出分支.胰导管走行独立,分支间存在吻合.某些部位动脉、静脉与导管并行,形成三联管结构.胰岛与导管系统关系密切.     

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。     

Three-dimensional reconstruction of in vivo bioluminescent sources based on multispectral imaging

A new method is described for obtaining a 3-D reconstruction of a bioluminescent light source distribution inside a living animal subject, from multispectral images of the surface light emission acquired on charge-coupled device (CCD) camera. The method uses the 3-D surface topography of the animal, which is obtained from a structured light illumination technique. The forward model of photon transport is based on the diffusion approximation in homogeneous tissue with a local planar boundary approximation for each mesh element, allowing rapid calculation of the forward Green's function kernel. Absorption and scattering properties of tissue are measured a priori as input to the algorithm. By using multispectral images, 3-D reconstructions of luminescent sources can be derived from images acquired from only a single view. As a demonstration, the reconstruction technique is applied to determine the location and brightness of a source embedded in a homogeneous phantom subject in the shape of a mouse. The technique is then evaluated with real mouse models in which calibrated sources are implanted at known locations within living tissue. Finally, reconstructions are demonstrated in a PC3M-luc (prostate tumor line) metastatic tumor model in nude mice.     

Three-dimensional reconstruction of human juxtaglomerular apparatus (JGA).

A three-dimensional and morphological study of the human JGA was undertaken to establish a background for understanding the changes in this vital apparatus during various physiological and pathological conditions. Three-dimensional reconstruction was carried out using a computer program "GLOM". Serial sections of normal human kidneys were used after staining with specific human renin antiserum. Three-dimensional reconstruction revealed renin-positive cells in the afferent and efferent arterioles and interlobular arteries away from the JGA area. A close contact was demonstrated between renin-positive cells and the macula densa. The frequency of positively stained JGAs was significantly higher in the superficial glomeruli compared to the deep glomeruli. The high renin content of the superficial glomeruli suggests higher generation of angiotensin, which may contribute to the regulation of the GFR as proposed by other workers. This preliminary study on normal human JGA is to be extended to hypertensive and renal failure patients.