基于数据库的交互式人体解剖三维图谱系统

目的:基于虚拟中国人男性一号三维结构模型数据库,采用Browser/Server结构,构建交互式多用户人体解剖三维图谱系统,发布和共享三维模型数据。方法:根据用户交互表单,系统从数据库获取模型信息,以虚拟中国人模型数据为材料,在服务器端动态组合,生成需要的VRML人体模型,并在客户端浏览器中交互显示;以MeSH为基础,按照人体生理结构的命名体系和层次,建立模型数据库,并以XML的形式发布。结果:实现了三维模型在线交互式浏览,直观地发布结构数据;构建了数据中间层,实现标准化的数据共享和扩展。结论:图谱系统提供了直观的数据可视化,构建了符合MeSH标准的模型数据体系,为人体解剖结构的学习和研究带来了方便,为远程解剖教学提供了重要平台。     

数字化颅颌面骨三维解剖图谱的建立

目的:研究和建立数字化颅颌面骨三维解剖图谱.方法:使用自主研发的医学图像处理和三维建模系统生成颅颌面诸骨的精确三维模型,然后采用 Visual Studio 2008开发三维解剖图谱系统,设计强大而灵活的界面布局和操作控制,充分发挥数字化图谱的虚拟可视化功能.结果:成功研制了数字化颅颌面骨三维解剖图谱系统 Dacas,人机交互式界面方便灵活,可以任意选取感兴趣区放大、旋转观察,对各个组成部分的名称、解剖标志、及其上、下级层次结构深入了解,具有逼真的三维显像和方便的教学学习功能.结论:数字化颅颌面骨组织三维解剖图谱是一种强有力的新型解剖工具,在口腔、颌面等多个学科均有很好的推广应用前景.     

虚拟三维人体解剖学展示系统的设计

背景：应用计算机虚拟技术配合双向交互式人机界面,设立虚拟实验室,使抛弃面对面教学成为了可能。 目的：使用虚拟三维技术实现人体解剖学标本演示,在清晰度、质感、素材输入难易度上全面超越常规三维建模方法制作的电子标本,最终实现远程教育网上虚拟解剖实验室的应用。 方法：自行开发半自动控制的三维标本数据录入硬件系统,全方位的录入解剖标本、模型的素材资料,形成资料库。用软件系统虚拟三维展示解剖标本、模型,并提供相关文献资料、语音解说等素材。 结果与结论：完成了三维标本数据录入机的制作,可以在5 min内将一个实体标本转化为数字化图像数据,数据无需处理,直接输入数据库即可通过虚拟三维演示系统实现远程标本立体显示。三维动画相对于传统二维图片,具有立体,直观,使用方便,不会损耗,易于扩展等优点,在人体解剖的教学及医学科普教育上有良好的应用前景。     

基于人体测量的腹腔镜手术器械的人因设计

本研究提出一种基于人体测量的腹腔镜手术器械手柄设计的方法。对12名志愿者进行了30项手部参数测量,并确定了8项与手柄参数化设计相关的手部参数。通过分层聚类分析将手部参数数据分为大小不同的三类,并根据分类结果将对应手部参数的志愿者分为相应的A、B和C三组进行人因评价实验。根据确定的各组器械手柄设计中的8项关键尺寸,通过对手部三维曲面重建模型的分析及优化,设计并加工完成了三款尺寸不同的腹腔镜器械手柄Ⅰ号、Ⅱ号和Ⅲ号原型。通过对比志愿者在使用设计原型与参照器械进行模拟腹腔镜训练任务过程中的指浅屈肌电的MVE%值、手腕和食指近指关节活动T%值、手部与器械手柄各接触点压力平均值F1、F2、F3,完成手柄的人因设计评价。实验数据表明,相比于参照器械,受试者在使用相对应器械设计原型时, 肌电MVE%值、手腕关节活动T%值、手部和器械手柄接触各点压力平均值均有不同程度的减小。设计原型在整体上略优于参照器械,可能更加符合中国医生的手部需求,基本达到设计的目标。     

三维阻抗法计算人体头部SAR分布的研究

在建立虚拟人体脑部模型的基础上,推导了阻抗法的计算公式,计算出了人脑的SAR。数据通过Matlab软件进行图像处理,得到了在准静态磁场作用下人脑的三维SAR分布。将计算结果与有限差分方法的计算结果进行了比较,在计算小物体时阻抗法具有简单、无需严格设置边界条件和计算速度快等优点。     

骨科医学断层图像的三维重构应用及其纹理特征研究

目的在已有的骨科多源信息综合管理及特征分析系统基础上,设计开发嵌入式的、可辅助临床的医学断层图像三维可视化模块,研究医学断层图像重构后任意剖切面纹理特征的应用意义。方法在Visual Studio 6.0开发平台上开发图像三维重构模块;利用数字特征提取功能模块分别提取断层图像重构前和重构后的纹理信息,进行统计学分析。结果三维重构模块扩展原有数字特征提取模块的应用范围,可有效辅助临床医生观察疾病病灶三维体位,可对三维重构图像的任意切面进行数字化特征提取和研究。结论经实验研究验证重构图像新剖面的纹理特征有效保留断层图像纹理特征,可用于疾病辅助诊断的研究。     

人工股骨头的特殊设计及三维建模

背景：骨水泥型人工髋关节前倾角的调整难度较大,部分地区依靠术中三维导航定向来确保前倾角的准确性,但其高昂的成本使得这一技术的推广前景存在疑问。 目的：设计一种人工股骨头,即具有术中自由调节前倾角、假体柄锁定防止股骨假体脱位、松动的特殊功能,并通过计算机辅助制成三维动态图像,直观展示这种人工股骨头的特殊设计理念。 方法：①根据设计理念采用AutoCAD软件进行绘图,获取人工股骨头设计图纸。②采用3DMAX软件进行三维建模,观察模型的形态及拟真度。 结果与结论：在AutoCAD软件上根据设计要求和设计理念,绘制出人工股骨头设计图纸：①3个锁止孔通道的假体柄,其基底部为刻度盘,旋转刻度盘可改变假体颈的前倾角。②假体颈为齿状圆柱形。使用3D Max软件构建人工股骨头三维模型,其模型的设计、形态及拟真度符合设计要求。说明人工股骨头的三维模型整体结构清晰、设计合理,为人工股骨头的进一步设计提供理论参考依据。     

真实人体三维电磁模型的建立及其在MR射频线圈设计中的应用

目的:为了提高MR射频线圈B1场性能,解决射频线圈与人体组织复杂电磁作用问题,提出真实人体三维电磁模型建立方法,并将建立的真实人体三维电磁模型作为负载,优化MR射频线圈B1场分布。方法:以人体CT断层扫描图像为基础,采用精确的人工分割方式和体绘制三维重建方法,并结合不同组织相应的电磁参数,建立真实人体三维电磁模型,作为B1场FDTD域负载。结果:成功建立了真实人体三维电磁模型,实现了对射频线圈B1场的优化。结论:运用建立的真实人体三维电磁模型,能有效优化MR射频线圈B1场分布。提出的建模方法适合建立人体其他部位电磁模型,对优化MR射频线圈设计有重要意义。     

口腔修复体模型曲面局部变形设计研究与实现

牙齿表面形态的设计技术是口腔CAD／CAM系统的关键环节之一，修复体表面形态的设计和修改将对患者患牙咬合的舒适性有重要影响。研究了一种基于细分空间连续的修复体表面局部变形设计算法，首先由初始网格抽取牙齿模型的特征控制网；其次利用Loop细分构造细分连续空间；接着通过建立局部坐标的参数化方法，映射修复体模型到细分连续空间；最后通过直观、实时调整特征控制网格修改细分空间，进行修复体形态的局部变形设计。通过前、后磨牙的变形设计应用实例证实本研究算法的有效性、稳定性。     

基于CT的中国正常成人踝关节三维形态学分析及应用研究

目的　通过对中国人群踝关节形态学参数进行测量和统计分析,为踝关节置换术假体的设计提供理论基础和形态学数据支撑。 方法　模拟人工踝关节置换手术,对191例（男性106例、女性85例）踝关节CT影像数据行三维重建,重建图像测踝穴前后倾斜角(APA)、胫骨下端最大前后径(MTiTh)等32个形态学参数,并计算胫骨平均纵横比（MTiTh/TiW）和距骨平均纵横比（TaAL/TaW）等3项参数比。 结果　（1）所检验32个参数中有23个存在性别间差异（P<0.05）,其中除踝穴前后倾斜角（APA）和踝穴前后距（APG）等3个参数外,其余20个参数为男大于女;（2）测量数据与之前本课题基于X线片结果比较,除踝穴前后距（APG）、踝穴前后倾斜角（APA）、胫骨远端滑车切迹长（TiAL）等3个参数外,其余8个参数均有显著性差异(P<0.05),且X线片大于CT;（3）由于种族与地域等的差异,中国正常成人踝关节三维形态学参数与法国、意大利、韩国、中国台湾人群等既往研究数据相比,数据之间存在差异;距骨体形态与埃及、希腊和华北地区人群存在差异。 结论　中国成人人群踝关节形态学参数与西方人群间存在差异。