医学图像三维可视化系统的设计

本文介绍了医学图像三雏可视化的预处理技术，医学图像三维重建的可视化主流算法及可视化系统主要采用的交互显示技术，在比较分析各种技术的基础上，提出了适合在高档PC机上开发医学图像三维可视化系统采用的方法。     

基于CT数据的肺部影像可视化系统设计

设计一种基于CT数据的肺部影像二维可视化与三维重建系统,首先对DICOM图像进行解析,分割和标记出肺结节的位置;然后利用CT序列的重采样、面绘制的三维重建、形态学处理等技术,实现肺实质和结节的多视角、多分辨率三维显示;最后设计交互界面,包括图像增强、肺部二维可视化、结节勾勒、肺实质和结节三维重建、旋转、缩放切换视角等功能。实验表明,本系统对于二维图像的可视化和病灶区域勾勒位置清晰、准确,并使三维图像呈现的结节完整且光滑。本系统相较于已有的类似医学处理软件,大幅度提高重建和可视化效率,使医生能够更加快速、精确地观察三维图像,辅助疾病诊断和手术方案制定。     

基于VTK的医学图像三维可视化系统

医学图像的三维可视化可以通过可视化工具包(VTK)提供的API实现。VTK是医学图像可视化的开法工具包,它把可视化的算法封装起来,利用简单的代码生成所需图形。基于VTK的医学图像三维可视化系统阐述了如何借助VTKAPI读入二维医学图像序列、操作二维图像、重建三维图像以及进行三维图像可视化的全套方案,为临床医生的诊断、治疗提供了有益的途径。     

数字化人体喉的三维重建及其可视化

目的:构建基于PC的喉部三维可视化模型,为喉部解剖教学、虚拟喉科手术及临床喉外科手术治疗方案的选择提供数字化三维解剖学依据。方法:从第三军医大学采集的首例中同数字化可视人体数据集中提取会厌软骨上缘至环状软骨下缘的断层图像,在PC机上经数据分割、对位重建、平滑处理和三维显示等步骤,完成对喉部结构的三维重建和立体显示。结果:完整地重建了喉部各重要结构,可显示喉部各结构的空间位置和毗邻关系,重建结构可以单独或联合显示,可在在维空间位置上绕任意轴旋转任意角度。结论:该数字化可视人体数据集能够较好地重建喉的可视化模型,重建结构逼真,能展示喉的真实面貌,该结果可应用于喉外科手术辅助教学以及手术入路的辅助设计等。     

一种基于PC的医学图像可视化系统

三维医学可视化是近年来计算机图形学和图像处理技术研究和应用的重要领域。本文在PC上对多模态脑肿瘤医学图像的可视化进行了研究，该系统对医学图像进行了配准、融合、分割及三维重建，并以多种显示方式对重建结果进行显示。为脑肿瘤在诊断、治疗方面提供了有力的工具。     

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。     

基于人体信息三维可视化的医学图像边缘检测算法研究

针对医学图像处理和三维医学图像可视化，系统总结了目前边缘检测技术，归纳了各种边缘检测算法。     

一个三维医学图像时可视化系统4D View

通过结合国际上先进的可视化工具包（VTK）和实时体绘制系统（VolumePro)，研制开发了医学图像实时可视化系统4D View，该系统能够对MR，CT等医学图像进行实时的三维可视化和交互操作，本文首先简单介绍了VTK和VolmePro及其相互结合，然后详细讨论了4D View的系统设计和各功能模拟，最后给出了从4D View系统获得的一些医学图像可视化结果，实验结果表明，4D View能有效地解决三维医学图像可视化及其交互操作实时性不强的问题，在临床诊断，治疗和医学研究等领域中具有极大的应用前景。     

计算机辅助手术向远程手术方向的发展

本文对计算机辅助手术(CAS)系统的关键技术:医学图像三维可视化、多模医学图像配准进行了全面的探讨,进一步讨论了在计算机网络中通过共享医学图像的各种分析处理结果,来完成计算机辅助手术向远程手术的转化.对计算机辅助手术向远程手术发展所必须解决的问题;三维医学图像传输环境下的医学图像实时三维可视化、协同分布式并行计算环境、基于Web的交互式可视化进行了设计分析.     

一个三维医学图像实时可视化系统4D View

通过结合国际上先进的可视化工具包 (VTK)和实时体绘制系统 (Volum e Pro) ,研制开发了医学图像实时可视化系统 4DView。该系统能够对 MR、CT等医学图像进行实时的三维可视化和交互操作。本文首先简单介绍了 VTK和 Volume Pro及其相互结合 ,然后详细讨论了 4DView的系统设计和各功能模块 ,最后给出了从 4DView系统获得的一些医学图像可视化结果。实验结果表明 ,4DView能有效地解决三维医学图像可视化及其交互操作实时性不强的问题 ,在临床诊断、治疗和医学研究等领域中具有极大的应用前景     

基于Visualization Toolkit的数字化人体骨骼系统的重建与可视化

在人体骨骼系统的三维可视化过程中,将二维CT数据重建生成理想的三维骨骼数据是非常重要的一环.作者应用可视化工具Visualization Toolkit(VTK)和VC++实现了二维数据的三维重建、面片削减、连通性检测、三维平滑等一系列功能.与利用OpenGL等工具重建得到的骨骼数据相比,不但准确度和视觉效果有了显著改善,数据量也大大减小.VTK在人体骨骼系统的重建及处理工作中取得的良好效果表明,它是医学图像重建和处理的有力工具之一,具有使用灵活,功能强大的优点,值得推广.     

基于VTK的医学图像网格化建模系统开发

开发了一套基于VTK的集医学图像处理、三维重建、有限元网格生成功能为一体的软件系统,实现了从医学图像到有限元网格解剖真实的几何建模.系统通过读取医学切片图像,在图像预处理、分割、表面重建、平滑与简化后生成解剖真实的几何模型和有限元网格.系统可输出CAD、RP/RM、有限元体网格文件,为基于医学图像的生物力学仿真、基于数值模拟的外科手术规划、快速成型与制造服务.     

医学体数据可视化的研究和实现

医学体数据可视化在临床上已成为辅助诊断和辅助治疗的重要手段,其技术也成为近年来研究和应用的热点.本文讨论了体数据可视化中的体绘制算法(volume rendering)中最常用的光线投射法,并利用Visualization Tool Kit(VTK)--一个包含了多种体绘制技术的基于面向对象方法设计的、功能强大的可视化类库,来实现断层医学图像的三维重建,并比较了这几种体绘制技术的各自特点.重建效果表明基于VTK的体绘制技术具有应用灵活、重建效果逼真、重建速度较快等优点.     

NIRViz: 3D Visualization Software for Multimodality Optical Imaging Using Visualization Toolkit (VTK) and Insight Segmentation Toolkit (ITK)

Optical imaging using near-infrared light is used for noninvasive probing of tissues to recover vascular and molecular status of healthy and diseased tissues using hemoglobin contrast arising due to absorption of light. While multimodality optical techniques exist, visualization techniques in this area are limited. Addressing this issue, we present a simple framework for image overlay of optical and magnetic resonance (MRI) or computerized tomographic images which is intuitive and easily usable, called NIRViz. NIRViz is a multimodality software platform for the display and navigation of Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) MRI datasets and 3D optical image solutions geared toward visualization and coregistration of optical contrast in diseased tissues such as cancer. We present the design decisions undertaken during the design of the software, the libraries used in the implementation, and other implementation details as well as preliminary results from the software package. Our implementation uses the Visualization Toolkit library to do most of the work, with a Qt graphical user interface for the front end. Challenges encountered include reslicing DICOM image data and coregistration of image space and mesh space. The resulting software provides a simple and customized platform to display surface and volume meshes with optical parameters such as hemoglobin concentration, overlay them on magnetic resonance images, allow the user to interactively change transparency of different image sets, rotate geometries, clip through the resulting datasets, obtain mesh and optical solution information, and successfully interact with both functional and structural medical image information.     

大脑神经递质分布的三维可视化及其应用

目的:通过使用可视化工具包VTK的光线投射体绘制算法,实现大脑组织三维重建,获得大脑内神经递质及相关物质在脑内的三维分布图。方法:将大脑组织按笛卡尔坐标系切成2418个5 mm×5 mm×5 mm的连续大脑组织块,对脑组织块取样做成组织芯片并测定脑组织切片中神经递质及相关物质的含量,利用可视化工具包VTK的三维重建技术,在VC++6.0的编译环境下实现对大脑内神经递质及相关物质的三维重建。结果:通过重建,可以获得大脑内各种神经递质及物质的三维分布图,并可从任意角度直接的观察物质的空间分布位置及分布浓度。结论:本研究以大脑内神经递质的分布数据和VTK为基础,实现了脑组织的三维重建,从而为以后的大脑的功能和疾病研究打下良好的基础。     

应用DICOM标准实现放射治疗计划系统的共享

我们基于医学数字图像通讯标准 (DICOM) ,设计了 RT S.S,RT Plan及 RT Image 3个 DICOM对象 ,完成了不同放射治疗计划系统之间的信息共享 ,实现不同设备厂商不同放射治疗计划系统之间的信息交换和共享。     

Development and Evaluation of a Low-Cost and High-Capacity DICOM Image Data Storage System for Research

Thin-slice CT data, useful for clinical diagnosis and research, is now widely available but is typically discarded in many institutions, after a short period of time due to data storage capacity limitations. We designed and built a low-cost high-capacity Digital Imaging and COmmunication in Medicine (DICOM) storage system able to store thin-slice image data for years, using off-the-shelf consumer hardware components, such as a Macintosh computer, a Windows PC, and network-attached storage units. “Ordinary” hierarchical file systems, instead of a centralized data management system such as relational database, were adopted to manage patient DICOM files by arranging them in directories enabling quick and easy access to the DICOM files of each study by following the directory trees with Windows Explorer via study date and patient ID. Software used for this system was open-source OsiriX and additional programs we developed ourselves, both of which were freely available via the Internet. The initial cost of this system was about $3,600 with an incremental storage cost of about $900 per 1 terabyte (TB). This system has been running since 7th Feb 2008 with the data stored increasing at the rate of about 1.3 TB per month. Total data stored was 21.3 TB on 23rd June 2009. The maintenance workload was found to be about 30 to 60 min once every 2 weeks. In conclusion, this newly developed DICOM storage system is useful for research due to its cost-effectiveness, enormous capacity, high scalability, sufficient reliability, and easy data access.Key words: Data storage, archive, computed tomography, PACS, thin-slice CT     

Development of a Fax-Based System for Incorporating Nondigital Paper-Based Data into DICOM Imaging Examinations

We describe the development of software that allows and automates the routine inclusion of nondigital paper-based data directly into DICOM examinations. No human intervention is required. The software works by allowing the direct faxing of nondigital paper-based patient data directly into DICOM imaging examinations and is added as the first series in the examination. The software is effective in any typical PACS/DICOM server environment.     

医学图像三维有限元重建中的数据管理及T10～T12胸椎模型建立

在进行生物力学分析时 ,依靠序列医学图像进行三维有限元模型重建是一种必要的手段 ,但是此过程中图像的数据处理和网格划分等繁重的前处理工作 ,成为了有限元分析工作的瓶颈 ,尤其是形状和其医学图像的数据具有复杂性的胸椎的模型的建立。针对胸椎三维有限元模型建立所必需的数据 ,给出了基于 CT医学图像处理所必需的数据结构和类型 ,分析了数据获得和处理的方法。同时提出了基于分块建模思想的数据管理方法 ,结合MSC.Marc软件实现了网格划分 ,建立了 T10～ T12段胸椎的三维有限元模型 ,其形态特征基本保持了实际骨骼的外形特征 ,满足了生物力学研究分析的要求。针对医学序列图像处理和有限元模型的建立过程中的数据获得与管理 ,是非常有意义的重要工作之一 ,对于其他类似的基于医学图像 (CT、MRI等 )的人体组织的三维有限元重建工作 ,具有拓展意义和实际的指导意义。