医学图像三维可视化技术研究

随着计算机图像处理技术的发展, 医学图像的三维可视化变为可能, 并逐渐成为一个新的研究热点.文中介绍了医学图像三维可视化的预处理技术,面绘制和体绘制方法,可视化软件系统的研究现状及三维可视化技术在医学诊断和临床医学上的应用.     

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。     

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。     

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:分析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"medical images,three-dimensional reconstruction,surface rendering,volume rendering".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素进行直接操作,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.     

医学图像存储与传输系统

PACS(picture archiving and cornmunications system)即图像存储与传输系统，是应用于现代化医院的各种数字医疗设备所产生的数字化医学图像信息的采集、存储、诊断、输出、管理、查询、信息处理的综合应用系统。目前，PACS系统在发达国家已经得到了广泛应用，我国的一些大型医院也初步建立起了PACS系统。     

医学图像存储及通信系统PACS

医学图像存储及通信系统ＰＡＣＳ深圳比斯特超声设备有限公司（５１８００１）叶晖超声、Ｘ射线、Ｘ－ＣＴ、ＭＲＩ、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＣＴ等医疗影像是现代医学临床诊断的主要手段之一。医院各影像科室产生大量的图像胶片。胶片的成像、冲洗、保存和查阅一直是手工式劳动...     

让昨天告诉今天:医学图像三维可视化仿真研究的学术与技术发展

1989年,美国国立图书馆(NLH)开始可视人计划(Visible Human Project,VHP). 三维医学图像的可视化通常是利用人类的视觉特性,通过计算机对三维数字断层图像序列形成的三维体数据进行处理,使其变换为具有直观立体效果的图像来展示人体组织的三维形态,医学数据的可视化,已成为数据可视化领域中最为活跃的研究领域之一.     

An image overlay system for medical data visualization

Image Overlay is a computer display technique which superimposes computer images over the user's direct view of the real world. The images are transformed in real-time so they appear to the user to be an integral part of the surrounding environment. By using Image Overlay with three-dimensional medical images such as CT reconstructions, a surgeon can visualize the data 'in-vivo', exactly positioned within the patient's anatomy, and potentially enhance the surgeon's ability to perform a complex procedure. This paper describes prototype Image Overlay systems and initial experimental results from those systems.     

力反馈远程康复训练虚拟驾驶系统的软件设计

背景:国内随着人口老龄化现象加剧,对康复训练的需求日益迫切.机器人技术与康复医学理论、网络通讯技术相结合的康复训练机器人能够有效解决传统康复训练的缺点与不足,已成为康复领域的研究热点.目的:针对上肢运动功能障碍患者康复训练需要,设计了一套用于远程康复训练的力反馈虚拟驾驶软件系统.方法:采用异步流式套接字模型进行网络通讯,ADO数据库管理技术进行信息管理,虚拟现实技术构建虚拟驾驶环境.采用数据库管理技术取代传统的基于文件的数据处理技术提高了系统信息管理效率;患者端虚拟驾驶环境的构建增加了康复训练的趣味性;且具有直观清晰的数据和视频显示界面.结果与结论:该系统具有直观清晰的实时视频和数据显示界面、高效的数据管理技术、有趣的虚拟驾驶环境等特点,为临床应用奠定了基础.     

采用图像匹配和三维跟踪器的人体经络可视化方法

背景：经络信息可视化技术采用图形图像与视觉的表现形式,将现实中不可见的人体经络显示于计算机屏幕上,使抽象的经络信息展现在人们面前,用以辅助经络定位和临床诊治。目的：为更方便有效地提供人体经络可视化方法,基于磁场跟踪器和摄像机标定技术,开发一种基于电阻抗的人体经络检测和可视化系统。方法：将多通道经络检测中各个通道的电阻抗与由磁场跟踪器所确定的相应通道电极探针触点的三维坐标进行配对,利用经络低电阻抗特性和代价函数从候选通道中选择准确的经络点并确定三维经络线;然后用＂张正友＂法和图形变换法进行优化,将经络线的三维坐标映射到人体皮肤表面的二维图像上;随着电极探头移动,整条经络线就可显示在皮肤表面的二维图像上。结果与结论：研究和实验结果表明,系统的阻抗检测误差小于0.2%,并可实时地在现场人体体表图像上准确有效地显示人体经络。该方法实现了人体经络的可视化,可用于医生临床诊断治疗或中医教学。     

应用反求工程初步建立髋臼三维图像数据库

介绍一种应用反求工程技术建立髋臼三维图像数据库的方法。选择正常成人的骨盆进行CT扫描，获得三维数据，通过反求工程来完成髋臼形态的曲面重构和实体造型，建立髋臼图像数据库。根据患者特点从数据库中选择合适的髋臼三维模型，利用快速原型技术制造出髋臼仿真模型。提示应用反求工程可以建立髋臼三维图像数据库，有助于对髋臼骨形态的重新认识，可为髋臼骨折的手术设计和髋臼缺损的解剖重建提供重要的参考。     

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。     

三维可视化重建技术在诊断成人冠状动脉瘘中应用价值

目的探讨256层螺旋CT冠状动脉血管成像结合三维可视化重建技术对成人冠状动脉瘘的诊断价值。方法 22例冠状动脉瘘患者,均行256层螺旋CT冠状动脉血管成像,并对原始CT图像行三维可视化重建技术,分析其临床和影像学资料。结果 22例患者中冠状动脉-肺动脉瘘17例,冠状动脉-上腔静脉瘘2例,冠状动脉-左心室瘘1例,冠状动脉-右心房瘘1例,冠状动脉-冠状静脉窦瘘合并冠状动脉-支气管动脉瘘1例;22例中伴动脉瘤形成16例(72.7%),17例冠状动脉-肺动脉瘘伴动脉瘤形成12例(70.6%)。结论冠状动脉血管成像结合三维可视化技术能直观、准确显示冠状动脉瘘的影像学特征,可作为诊断冠状动脉瘘的首选方法。     

Emergency medical services system design

The delivery of emergency health services requires the participation of a number of autonomous organizations which operate with high degrees of interdependence. To provide appropriate care, these organizations must be organized into a functional system. This requires a central planning and coordinating organization to plan the system and to coordinate the various providers. The system plan must consider the needs of the patients and the roles and responsibilities of system participants.     

三维可视化技术在肝胆外科临床解剖教学中的应用研究

目的：探讨三维可视化技术在肝胆外科临床解剖教学中的应用价值。方法：选取30名就读于复旦大学附属中山医院外科学专业研究生，分别完成传统教学方法和三维可视化教学方法。传统教学方法基于外科学教材、肝脏解剖图谱、肝脏增强CT图像和手术录像，三维可视化教学基于增强CT的肝脏三维可视化模型和手术录像。每种教学方法结束后，受培训学生分别完成对应的评估量表，包括受培训者主观评价、肝脏脉管解剖、肝段解剖和模拟手术规划4个方面评估内容。结果：三维可视化教学方法下的受培训学生主观评价得分显著高于传统二维影像教学方法得分[（33.3±5.4）分vs（22.0±9.2）分，P<0.001]。三维可视化教学下的学生在掌握肝脏基本脉管解剖得分[（30.5±6.3）分vs（19.8±9.2）分，P<0.001]、肝脏空间脉管解剖得分[（15.9±2.5）分vs（10.0±4.6）分，P<0.001]和模拟手术规划得分[（16.1±2.7）分vs（11.4±4.5）分，P<0.001]的得分能力上均优于传统教学方法；而2种教学方法下受培训学生对于掌握肝段解剖得分能力方面则差异无统计学意义[（16.7±9.3）分vs（15.7±9.9）分]。结论：基于三维可视化技术的临床教学在临床医学生中有较高的接受度，其教学效果总体上优于传统教学方法，可有效提高教学质量和效率，值得推广应用。