一种虹膜膨隆形态提取与建模方法的研究

为研究虹膜膨隆形态与瞳孔阻滞的关系,提出了一种根据裂隙图像提取虹膜膨隆形态的方法.通过灰度变换、二值化处理、角度校正及曲线拟合等方法对图像进行处理.建立了不同压强差下无晶体抬升时虹膜膨隆形态二维曲线及三维曲面模型;以及相同压强差下晶体抬升高度不同时虹膜膨隆形态的二维曲线及三维曲面模型.从实验结果可以看出,随着压强差的不断增大,虹膜逐渐膨隆;在相同的压强差下,相对于没有晶体抬升,有晶体抬升的虹膜膨隆程度更大.     

基于立体视觉的虹膜膨隆三维信息的实验方法探索

目的设计一种基于立体视觉技术的虹膜组织膨隆变形研究的实验系统,并在系统保持虹膜环状形态结构和组织活性条件下,通过测量计算出虹膜组织在模拟前后房压强差变化的情况下发生膨隆变形的三维信息。方法利用模拟瞳孔阻滞和虹膜膨隆的实验设备获得兔虹膜组织随前后房压强差增加而膨隆变彤的二维图像,再利用立体视觉技术计算虹膜组织发生膨隆变形的三维信息。结果本研究得到模拟前后房压强差分别为100Pa、200Pa时虹膜膨隆的二维曲线和三维信息。结果证实随着前后房压强差增大,虹膜发生膨隆变形。虹膜膨隆的二维曲线的切线和虹膜径向之间的夹角越大,房角越小,此时发生闭角型青光眼的可能性越大。     

基于立体视觉的虹膜膨隆三维信息的实验方法探索

目的设计一种基于立体视觉技术的虹膜组织膨隆变形研究的实验系统,并在系统保持虹膜环状形态结构和组织活性条件下,通过测量计算出虹膜组织在模拟前后房压强差变化的情况下发生膨隆变形的三维信息。方法利用模拟瞳孔阻滞和虹膜膨隆的实验设备获得兔虹膜组织随前后房压强差增加而膨隆变形的二维图像,再利用立体视觉技术计算虹膜组织发生膨隆变形的三维信息。结果本研究得到模拟前后房压强差分别为100Pa、200Pa时虹膜膨隆的二维曲线和三维信息。结果证实随着前后房压强差增大,虹膜发生膨隆变形。虹膜膨隆的二维曲线的切线和虹膜径向之间的夹角越大,房角越小,此时发生闭角型青光眼的可能性越大。     

虹膜膨隆变形及房角开放度的实验研究

目的对原有实验系统进行改进,并对兔眼虹膜在不同前后房压强差产生的膨隆变形及房角开放度进行实验研究。方法在保持虹膜环状形态结构和组织活性特征的前提下,搭建模拟完全瞳孔阻滞和虹膜膨隆的实验平台,获得兔眼虹膜随前后房压强差变化时的膨隆变形二维图像;再利用立体视觉技术得到膨隆变形的三维信息,并计算出膨隆曲线上虹膜根部所在点的切线斜率和虹膜膨隆最高点的曲率半径,由此对房角开放度进行衡量。结果当前后房压强差在50～200Pa之间时,虹膜根部斜率在0.29～0.55范围内逐渐增大,曲率半径在16.13～6.67的范围内迅速减小,房角在30°～15°的范围内变化;而当前后房压强差增大到200～600Pa之间时,虹膜根部斜率在0.55～0.76的范围内逐渐增大,曲率半径在6.67～4.25的范围内逐渐减小,房角在15°～10°的范围内缓慢减小。结论本文提出了一种可行的定量研究虹膜膨隆变形及房角开放度的理论和实验方法,研究结果与临床观察及研究相一致。     

基于整体膨隆实验的虹膜弹性模量求解方法

目的求解虹膜材料的弹性模量。方法采用自行研制的实验装置,对完整的离体兔眼虹膜试件进行0Pa到600Pa的压力加载,获取虹膜加压膨隆的数据,计算虹膜膨隆高度。然后以实测数据为基础,利用ANSYS12.0进行虹膜有限元分析,反推计算虹膜线弹性区间的弹性模量。结果虹膜在载荷为100Pa时的弹性模量为6.1kPa。结论虹膜在前后房压强差较小的情况下可以简化为线弹性材料。     

各向异性传导系数对实体肿瘤间质流体流动影响的二维边界元模拟

目的研究实体肿瘤组织间质各向异性传导系数对流体流动的影响。方法用图像处理方法建立具有实体肿瘤微血管形态和分布特征的二维微血管网络模型, 应用边界元方法数值计算多连通区域内组织液的流动及水力传导系数变化的影响。结果横向与纵向间质水力传导系数的不同, 对整个肿瘤内组织间质压强的分布有明显的影响; 不同函数形式分布的水力传导系数, 影响肿瘤局部区域内间质流体压强的分布。结论各向异性水力传导系数对实体肿瘤组织间质压强有明显影响, 与传导系数变化的范围和肿瘤内微血管网络的形态有关。     

虹膜组织力学特性的实验研究

目的 模拟眼内前后房压强差，对人眼和兔眼虹膜整体加压，研究其力学特性。方法将瞳孔水密缝合，不破坏其几何形态，对虹膜整体加压。结果 首次实现了对虹膜整体力学特性的认识，人眼和兔眼虹膜力学特性相似，虹膜是典型的粘弹性物质，面积模量与前后房压强差之间基本呈线性关系，并且在相同的前后房压强差下人眼虹膜的面积模量比兔眼虹模的略小。结论 实验结果可为青光眼致盲机理解释和瞳孔阻滞力的估算提供参考；同时，经适当修正后，兔虹膜可作为人虹膜力学特性的研究样本，大大降低研究成本。     

力学虚拟人骨组织曲线曲面模型重建技术

目的以冷冻切片图像序列为数据源,重建骨组织曲线曲面模型。方法首先通过平移、旋转和缩放等几何变换对冷冻切片图像序列进行配准,再依次对每张冷冻切片图像进行分割处理;处理每张冷冻切片时,在分割对象的边界上交互选择少量的特征点,采用三次有理B样条将系列特征点拟合成封闭曲线,利用样条曲线控制点影响的局部性性质,调整曲线的控制多边形,使其与目标骨组织边界吻合。分割完成后的每条曲线以骨组织名称、方位和切片编号作为索引加入曲线数据库。结果提出从中国数字化可视人体数据集中获取骨组织曲面几何模型的完整技术路线,并建立完善的曲面数据库。结论从冷冻切片图像序列中重建骨组织曲线曲面模型的技术路线可行、有效。     

基于CAD软件的髋臼骨形态三维结构重建

目的利用髋臼轮廓的三维数据值重建髋臼骨形态,并能对其解剖结构进行定量测量。方法选取成人髋臼标本,通过CT扫描、图像边界处理和定标,利用CAD软件直接拟合出髋臼骨形态。结果重建的髋臼能客观反映髋臼真实解剖形态。结论以CT二维图像为依据,采用CAD软件,能准确地进行髋臼的重建,为髋臼的形态学研究提供了一种可行的方法。     

逆向工程在重构髋关节骨CAD模型中的应用

目的:根据逆向工程原理,运用逆向工程软件把CT/MRI扫描的髋关节组织数据重建模型,使其能用于CAD/CAM机械制造中。材料与方法:应用Mimics软件,对髋关节组织扫描图像进行处理,创建三维立体模型,并在此模型基础上提取NURBS曲线、曲面模型,进行CAD设计再创造,使其最终运用于CAD/CAM中。结果和结论:假体/植入体的设计需要病理区的数字模型作为参考,如果没有病理区的模型,假体设计将很难开展下去。本研究运用Mimics中MedCAD模块,用MRI二维断层扫瞄数字在创建髋关节骨三维模型的基础上,进行髋关节股骨上段曲线、曲面提取。通过CAD的再创造,模型都可以IGES格式输出,可供任何CAD系统软件读取,用于构建生物材料的金属件、进行定制体的设计、制造等。     

正常人高分辨率CT中耳三维有限元建模方法

目的探索根据正常人颞骨高分辨率CT二维图像建立中耳三维有限元实体模型的方法。方法获得无中耳传音结构病变志愿者高分辨颞骨CT资料,使用Photoshop、Amira、HyperMesh及Abaqus软件根据二维CT图像建立中耳三维有限元实体模型。结果建立了包含鼓膜、听骨链的中耳三维有限元实体模型,模型几何尺寸在正常解剖数据范围内。结论探索出一种基于正常人颞骨高分辨率CT二维图像的中耳三维有限元实体建模方法,具有快捷、方便、廉价、无创性的优点,为进一步进行中耳声音传导机制有限元分析奠定了基础。     

基于三维模型的断层图像结构定位的初步研究

目的:研究利用初步建立的三维模型确定二维断层图像感兴趣结构像素坐标的方法.方法:通过Photoshop图像处理软件绘制断面图像,使用可视化工具包VTK的移动立方体表面重建算法,在VC++6.0的编译环境下对其进行三维重建以及立体显示.用自行开发的坐标转换处理程序对三维模型上提取的坐标值进行处理,计算断层图像相应结构的像素坐标.结果:建立了一个表面带有S型凹槽的三维模型,通过计算三维模型上凹槽结构的一系列坐标,得到二维断层图像上相应结构的像素坐标点.结论:本研究以VTK重建的三维模型为基础,提出了一种利用已建成的三维模型来指导二维断层图像结构定位的方法,为人体复杂结构的分割与修正以及某些在二维断层图像上无法识别的结构的定位提供了一种新的手段.     

三维超声成像在胎儿畸形诊断中的应有价值

目的探讨三维超声成像在诊断胎儿畸形的临床应用价值。方法对53例14-40周胎儿畸形进行常规二维超声检查,及经腹三维容积探头采用表面成像、透明成像、多平面成像模式三维成像。结果①胎儿畸形53例其中常见畸形为神经系统、心血管系统、颌面部位及多发畸形。②实时三维超声表面成像可直观反映胎儿体表结构的表面细微特征、立体形态及相互间的位置关系,并实现了对胎儿运动的立体图像的实时观察,提高了其诊断的准确性;透明成像模式则能成功显示胎儿体内的骨性结构;多平面成像模式则可对感兴趣区进行多角度的观察。结论实时三维超声的成像技术可弥补二维超声的不足,可提高胎儿畸形的诊断水平。     

有晶体眼后房型人工晶体植入术早期并发症观察及其处理

目的观察有晶体眼后房型人工晶体(ICL)植入治疗高度近视早期的并发症及处理情况,并探讨其原因。方法观察在我院行ICL/TICL植入术的患者46例(92眼),在虹膜周切手术和ICL植入手术中及术后半年出现的并发症,记录并发症处理方法以及处理后的情况。结果无1例瞳孔阻滞性青光眼发生,术前虹膜周切后有8眼眼压升高,ICL植入术后有7眼眼压升高,均未超过28 mmHg,未做特殊处理;术前YAG激光虹膜周切组虹膜出血及色素播散的发生率明显高于手术虹膜周切组(P0.05),术中晶体损伤2眼,1眼行透明晶体摘除及人工晶体植入;术后TICL旋转2眼,术后视觉干扰主要表现阴影及眩光各1例,术后视觉心理改变1例。结论 ICL植入治疗高度近视早期并发症少,基本可预防和控制,术后患者满意度极高,该手术方式值得大力推广。     

基于CT及逆向工程软件构建正常人体骨盆三维有限元模型

背景:骨盆是人体骨骼中形态及结构最复杂的部分,许多学者一直致力于其生物力学的研究。由于骨盆形状极其不规则,所附着肌肉及韧带解剖结构复杂,建立精确的包含主要肌肉及人韧带的骨盆有限元模型十分困难。目的:建立正常成年人骨盆的三维有限元模型,为后续骨盆的生物力学分析提供数字模型。方法:采集健康成年男性志愿者的骨盆CT数据,将DICOM格式的CT图像导入医学影像三维重建软件Mimics10.0进行图像的分割及三维重建,将导出文件导入逆向工程软件Geomagic studio 11中对图像进行曲面化处理,建立曲面模型,使其更加光顺,将生成的曲面模型导入有限元分析软件Ansys 14.0中进行有限元网格划分。结果与结论:建立了正常成年人骨盆的三维有限元模型,总单元数为818 294个,总节点数为149 290个。课题基于健康成年男性志愿者的骨盆CT图像建立骨盆有限元模型,所得的模型精确度高、逼真、具有良好的解剖及几何相似性,可为下一步骨盆的生物力学分析提供基础。     

基于光学相干断层扫描成像的眼部三维前房角开放距离测量方法

为了从光学相干断层扫描(OCT)成像的三维前房角图像中,准确的获取各连续帧中地房角开放距离(AOD),提出一种三维前房角成像模式,并针对其特性实现了房角开放距离的自动测量。该方法首先从构成一组三维图像的25帧二维房角截面图像中分割出前房角区域,并检测出角膜前后边缘和虹膜前边缘等3条初始边缘;然后基于初始边缘从原图像的梯度图中细检测得到准确的边缘;接着利用映射方法根据用户手工输入的3个关键帧图像中的Schwalbe线(SL),计算得到其余22帧原始图像中的SL位置,并最终得到每一帧图像中基于SL的房角开放距离(AOD-SL)。实验结果表明,该自动测量方法具有较高的鲁棒性和准确度,其对房角边缘的检测准确率为96.06%;在关键帧中对AOD-SL测量的准确率达到95.11%。     

舌体三维动态分析与仿真

目的在中医舌诊客观化研究进程中,以二维舌图像及视频为基础进行分析所获得的舌体特征信息有限,制约了舌诊的客观化发展。为了形象地表达在观察真实舌体时所感知的三维动态信息,本文基于光度立体法实现对舌体的动态三维表面重建,进而获取舌体三维表面形态及动态特征信息。方法首先设计舌体动态信息采集系统,完成舌图像序列的采集;然后由采集的图像序列依次计算舌体表面的法向量和深度信息,得到深度网格模型,进而估计舌体颤动频率;最后基于渐变动画实现舌体运动仿真。结果该方法可较好地重建出舌体的表面形态,针对不同颤动频率的舌体,运动仿真结果可直观地展示舌体运动特征,从而为医生提供量化的诊断依据。结论基于光度立体法的舌体动态三维表面重建可以完成对舌体三维表面形态的重建及运动仿真。     

基于红外定位系统三维超声的研究

目的通过引入全数字的实时红外定位系统,同时采集二维B超图像,重建三维超声系统,来实时跟踪由于呼吸运动和组织变形导致的靶区的运动。方法实验主要通过在二维B超探头上安装3个红外定位小球(非等边),实时跟踪探头的位置,将二维超声图像映射到三维空间,然后通过三棱锥模型多次采集图像测量其几何位置关系,结合B超图像的性质,建立三维超声膜体数据,实验以立方体模型作为实验膜体,同时以水槽作为实验环境。结果实验证明二维超声及红外定位系统可以快速重建三维超声,重建膜体的三条棱锥形状及方向与实际的膜体相符合,重建精度准确,快速便捷。结论实验提出的三维超声重建技术,采集二维超声图像同时结合实时跟踪的红外定位设备,可以快速方便地实现定标及三维超声的建立,并且具有较高的重建准确性。     

基于CT数据的股骨轴线的获取

目的　提出一种利用CT影像数据自动获取股骨轴线的方法,利用该方法可以在计算机上获取精准的股骨三维解剖轴线与机械轴线。方法　对人体下肢进行CT扫描,然后对CT图像进行二维阈值分割、三维数据体重建、骨骼分组、数据平滑填充及三维数据体旋转等预处理,获得三维股骨表面模型;通过对股骨头与股骨远端形态特征的分析,根据股骨头近似球形的特点,对判断断层扫描数据梯度变化来计算股骨头中心位置,另外,逐层搜索膝关节断层图像上闭环区域的方法自动求得股骨远端中心的坐标,从而获得股骨长轴。结果　建立了一种基于CT图像简便快捷的自动获取股骨头中心与膝关节骨中心三维空间坐标的方法。结论　通过此方法可较为精确获得人体下肢的三维股骨机械轴线和股骨解剖轴线。     

基于螺旋CT扫描图像的人牙齿的计算机三维重建

目的:研究基于螺旋CT扫描图像的人牙齿的计算机三维重建。方法:采用美国PQ6000型螺旋CT扫描机,自下颌颏部下缘开始至鼻骨底做连续横断超薄扫描,得到了人牙齿的二维CT图像。应用图像处理与识别合成软件,读取二维CT图像数据文件,通过灰度分割方法对二维图像进行边缘提取,再利用三维表面重建算法对所截取的二维CT图像进行三维重建,最终获得人牙齿的三维重建影像。结果:获得的人牙齿三维重建影像,细致逼真、可被任意旋转、剖开、透视、截取,从不同角度观察重建影像形态还原性良好、重建效果满意。结论:基于螺旋CT扫描图像的人牙齿的计算机三维重建,可为有限元实体建模提供快捷、方便的方法。