螺旋CT资料建立颅面三维模型

背景：三维螺旋CT可以在胶片或计算机屏幕上展示多角度的立体图像,但复杂的三维解剖形态很难在二维的胶片或计算机屏幕上直观显示,颅颌面外科的手术模拟和方案设计往往更需要三维实体模型。 目的：用螺旋CT数据资料建立颅面三维模型,探讨该模型在颅颌面外科领域的应用。 方法：患者行螺旋CT扫描,层厚2 mm,螺距1.0 mm,利用工作站,进行扫描图像的容积三维重建后,重新间隔分层,利用CuteFTP 4.0软件以BMP格式下载。应用课题组自主开发的CT图象处理软件对已下载的二维图象进行过滤、筛减、降噪、校正失真等处理,对图像的边缘轮廓进行提取,得到面颅骨皮质骨边缘轮廓的矢量化线图,将该线图数据输入Surfacer 9.0重建软件,对轮廓曲线进行矢量叠加,从而得到面颅骨的三维三角形面片线框模型及实体模型。进一步在该模型上按镜像关系重构衬垫物的三维模型。 结果与结论：实验得到了颅面骨骼表面轮廓的三维实体模型,并在其上进行了整形手术的计算机辅助设计,通过快速成型技术加工出衬垫物模板。用螺旋CT数据资料可以建立颅面三维模型,该模型在颅颌面畸形损伤肿瘤等的诊断和治疗中将发挥重要作用。     

基于ITK和VTK方法的超声血管图像三维重建

摘要：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。     

基于CT三维重建个体化股骨假体的计算机辅助设计

背景：由于人体的绝对个性化特点,标准人工假体与患者骨骼之间的误差使二者难以很好匹配。计算机辅助设计和制造个体化假体克服了其他假体的缺点,可有效地延长人工关节的使用寿命和使用质量,并可能解决人工关节的翻修问题。国内的研究尚处于起步阶段。 目的：基于CT图像的三维重建,探求个体化股骨假体计算机辅助设计在提高假体与病变骨骼匹配度中的作用。 方法：CT扫描对象为1例健康男性志愿者,排除髋关节疾患。采用GE Speed Light 16排螺旋CT对股骨中上段进行层厚3 mm扫描,得到CT数据的二维图像,利用自主开发的数据格式转换软件将CT图像转换为bmp格式。对位图编辑预处理,用Mimics8.1软件进行矢量化处理,提取股骨内外轮廓。然后输入Mimics8.1和Rapidform2004三维反求工程软件中,生成股骨内外轮廓的特征曲线,重建股骨三维模型。将股骨髓腔的特征轮廓曲线dxf文件输入计算机辅助设计建模软件Solidworks2004中,以此股骨髓腔轮廓为基础,完成个体化股骨假体的设计。 结果与结论：利用自主开发的数据格式转换软件,实现了CT图像信息的矢量转换。以CT二维图像为依据,进行三维反求,可获得精确的股骨内外轮廓三维实体模型。采用反求工程与正向计算机辅助设计相结合,可设计出匹配良好的个体化股骨假体。提示反求工程和计算机辅助设计技术为个体化假体的研制提供了一个有效可行的途径,解决假体与病变骨骼的良好匹配,可防止假体松动,提高其长期稳定性。     

基于Matlab距骨快速图像分割与动画生成的算法

背景：骨科手术导航是利用计算机和机器视觉技术,使医师在计算机屏幕的指导下完成接骨手术。为了后续定位工作的开展,首先必须基于CT图像序列在计算机上对下肢骨进行图像分割、三维重建和动画显示,并对其位姿进行测量。 目的：在计算机上快速自动地实现距骨图像的分割、三维可视化及动画显示,为建立新型的足部手术导航系统搭建计算机显示平台。 方法：基于足部CT图像序列,提出下列算法并采用Matlab编程实现：①基于最大熵原则对足部图像进行阈值分割以提取其中所有足部骨骼。②将形态学算法与Live-wire算法相结合快速自动地从该足部骨骼图像中分割出距骨。③利用移动立方体法对距骨表面进行三维重建。④采用图形学函数生成与显示距骨旋转的动画场景。 结果与结论：实验结果表明,上述算法准确度高且以较少的时间在普通 PC机上实现了距骨的三维可视化工作,可应用于足部手术导航的计算机显示平台中。     

螺旋CT三维重建技术在骨盆骨折中的应用

背景：螺旋CT三维重建技术可以提供直观的三维图像，而且可以根据需要向任何方向旋转，使医生可以在任意设定的角度观察骨盆骨折移位情况，从而得到清晰直接的印象。 目的：观察螺旋CT三维重建技术在骨盆骨折中的应用价值。 方法：选择2007-11/2009-03遵义医学院附属医院骨科收治的骨盆骨折患者42例，男30例，女12例，分别进行X射线摄片和螺旋CT扫描，利用表面遮盖法(SSD)三维重建，同时利用三维成像软件进行多平面重建(MPR)，选择能最佳显示骨折的图像进行存储并进行摄片，比较两种方法的效果。 结果与结论：所有骨盆骨折患者经螺旋CT三维成像摄片均显示骨折，能较准确地描述出骨折分型和碎骨部位，其效果明显优于X射线摄片(P < 0.05)。提示螺旋CT三维成像技术在骨盆骨折的诊断中具有非常重要的作用，能较准确地显示骨折的情况，能为治疗方法的选择提供依据。     

适用于立体定向设备的颅骨模型制作及其CT图像重建

目的为计算机辅助立体定向设备的研发，设计可以依据CT扫描数据进行三维重建并模拟临床脑出血微创操作过程的颅骨模型。方法以融解的石蜡灌铸内置有假想病灶的颅骨标本制为颅骨模型，采集CT数据，通过自编软件平台进行3D重建。结果完成蜡灌铸的脑出血颅骨模型，且该模型在扫描和重建中可清晰地显示和区别标记物、骨骼、石蜡、假想病灶。结论蜡铸脑出血颅骨模型方法简易、低廉、可重复，能较理想地评估计算机辅助立体定向设备原型机的系统性能。     

计算机辅助设计和快速成型技术制造颜面萎缩衬垫物的可能性

背景：半侧颜面萎缩畸形的整复方法较多,以往常通过制备患者的石膏面模,在上面堆蜡来恢复患者的面形,蜡型用作手术中衬垫的参考。但由于畸形的变化多,矫治设计的难度大,矫治效果不甚理想。 目的：探讨应用计算机辅助设计和快速成型技术制造用于矫正半侧颜面萎缩等凹陷畸形衬垫物的可能性。 方法：对半侧颜面萎缩患者行螺旋CT扫描,利用工作站进行扫描图像的容积三维重建后,重新间隔分层,利用CuteFTP 4.0软件以BMP格式下载。应用课题组自主开发的CT图像处理软件对已下载的二维图像进行过滤、筛减、降噪、校正失真等处理,对图像的边缘轮廓进行提取,得到面颅骨皮质骨边缘轮廓的矢量化线图,将该线图数据输入Surfacer 9.0重建软件,对轮廓曲线进行矢量叠加,从而得到面颅骨的三维三角形面片线框模型及实体模型。将健侧面颅骨的点云数据按镜像对称变换到患侧,这样在患侧骨和健侧镜像之间就形成了充填物的三维模型,为补偿软组织的萎缩,将其外表面点云数据外移1.5 mm。对CAD后的三维Surfacer数据重新分层,在RpDataRepare中完成充填物的轮廓编辑和成型的支撑设置,形成RP项目文件,输出快速原型所需的加工文件.par,制造出衬垫物模板,作为实施手术过程中的参照。 结果与结论：获得了患者颅面骨表面轮廓的三维实体模型,并由计算机辅助设计,快速成型制造出衬垫物模板,并以此为参照完成手术,效果满意。说明应用快速成型技术可以完成半侧颜面萎缩等凹陷畸形的衬垫物的制造,精度高,快捷,在颅颌面外科假体的个体化制造方面有良好的应用前景。     

个体化股骨假体的计算机辅助设计实践及模拟力学实验

背景：由于人体的绝对个性化特点，标准人工假体与患者骨骼之间的误差使二者难以很好匹配，不能确保人工关节的长期稳定。 目的：利用已开发的计算机辅助设计和制造程序，建立个体化股骨假体的三维模型。并通过模拟对比力学实验，验证个体化股骨假体是否优于普通型股骨假体。 设计、时间及地点：开放性实验，于2006-09/2007-05在吉林大学第一临床医院骨科研究所和吉林大学生物力学研究所完成。 材料：成人新鲜股骨尸体骨。 方法：取成人尸体股骨做全长CT扫描，得到CT二维图像。将其输入计算机。利用开发的边缘识别和三维轮廓提取软件对二维图像进行处理，识别髓腔内外轮廓，提取髓腔内外轮廓及假体轮廓数据，建立股骨和个体化股骨假体的三维模型。利用SolidWorks软件建立普通生物型和骨水泥型假体三维模型，在此平台上模拟临床手术置换骨水泥型、生物型和个体化定制型3类股骨假体。 主要观察指标：分别模拟单足和双足站立状态，测量3种股骨假体的应力分布、界面应力和初始微动情况。 结果：对最初设计的软件中边缘提取算法进行了改进，采用Canny算子，得到了更好的边缘检测结果。改进后的软件运行稳定，计算结果可信，符合预期要求。设计的个体化股骨假体的假体应力、股骨上应力、界面应力及初始微动均显著低于生物型和骨水泥型股骨假体（P < 0.01）。 结论：开发的计算机辅助设计程序运行准确可靠，可完成假体的计算机辅助设计，在此平台上设计的个体化股骨假体具有优于普通股骨假体的生物力学特性。     

计算机三维塑形在钛网个体化修补颅骨缺损中的应用

目的探讨采用计算机三维塑形技术进行个体化颅骨缺损修补的临床应用价值。方法选择68例颅骨缺损病人,术前利用CT进行头颅扫描取得颅骨缺损部位二维数据,根据二维数据利用计算机三维塑形重建制作个体化钛网。术中将钛网根据解剖结构固定于缺损部位。结果68例患者中,全部患者切口一期愈合,2例出现皮下积液(经皮下穿刺抽液后消失),所有病例修补后头颅对称,外形良好基本恢复了原始状态。结论应用计算机三维塑形钛网修补颅骨缺损值得推广。     

螺旋CT3D图像重建在鞍区肿瘤中的应用

目的：探讨螺旋CT血管造影（SCTA）3D重建图像技术在鞍区肿瘤治疗中的应用价值。方法：本组20例鞍区肿瘤经MRI明确诊断后，行SCTA螺旋CT重建3D图像。螺旋扫描层厚2.0mm，间距1.0mm，螺距1.0-1.25，以3.0ml s^-1速度注射对比剂120ml；用同遮盖法（SSD）重建三维图像，所建图像与MRI及手术对照。9例行伪彩SSD重建用以模拟手术入路。结果：螺旋CT3D重建图像能清楚显示鞍区肿瘤的形态及其与大血管、颅骨的三维关系并可显示邻近受压移位的血管；螺旋CT重建图像技术可为模拟手术入路提供重要信息。结论：作为常规二维影像的补充，螺旋CT重建图像技术可提供鞍区肿瘤与邻近血管及颅骨的三维空间图像，对临床治疗有重要指导价值。