前列腺及其毗邻结构的三维可视化研究

目的：建立正常人前列腺及其毗邻结构的三维可视化数字模型。为解剖教学、临床诊断和男性盆腔手术提供动态三维形态学资料。方法：采用第三军医大学解剖学教研室的第1例中国数字化可视人体数据集1号（CVH1）盆腔连续断面图像分割出前列腺及其毗邻结构的轮廓数据,运用AMIRA商业软件进行计算机三维重建和可视化显示。结果：重建出了前列腺及其毗邻结构的三维可视化模型,该模型可从任意角度进行观察,清晰地显示前列腺与毗邻结构的空间位置关系。结论：前列腺及其毗邻结构的可视化模型为人体解剖教学和临床泌尿外科应用提供三维数字化工具,为CT、MRI男性盆腔断面影像研究提供了形态学资料。     

The study of three-dimensional reconstruction of Chinese adult liver

Purpose  To build a three-dimensional (3D) visible model of human liver and provide visualization of precise anatomical structures for making plans for hepatic operations and obtain accurate simulation of liver on computer. Methods  Based on the Chinese Visible Human data set, the hepatic structures were precisely segmented by Photoshop software. Then the segmented structures were reconstructed in surface rendering method and the hepatic parenchyma and the other parts of upper abdomen were reconstructed with volume rendering method by using our software on personal computer. Results  A 3D model of human liver and its surrounding structures was built. The reconstructed structures can be displayed singly, in small groups or as a whole and can be continuously rotated in 3D space at different velocities. This model can help doctors to understand the spatial structure of the liver and its surrounding organs and also help surgeons to devise a reasonable surgical plan and reduce the risk of surgical malpractice. Conclusion  Combining volume-rendering reconstruction with surface rendering reconstruction can overcome some of the defects of both rendering reconstructions. The reconstructed liver and the main internal structures are realistic, which demonstrate the natural shape and exact position of the structures. They provide an accurate anatomical model for Chinese adult and also provide a basis for performing virtual hepatic operation.     

上纵隔可视化模型的制备

目的:建立中国人体上纵隔区域内主要结构的数字化可视模型,为临床上纵隔疾病的影像学诊断及外科手术方案选择提供形态学依据。方法:采用第三军医大学数字人体研究所提供的数字化可视人体数据集中上纵隔部位的连续图像,运用体数据绘制及表面绘制的重建方法,在计算机上对上纵隔内各个重要结构进行计算机三维重建和立体显示。结果:上纵隔数字化可视模型能够清晰显示其各个主要结构的形态、位置及毗邻关系,各结构可单独显示和合成显示,并可任意方向的旋转。结论:数字化可视人体数据集对于上纵隔内容的显示,能较好地提供完整而精确的解剖学断面数据,重建后的可视化模型能准确反映该区域复杂的解剖学结构特点及其空间毗邻关系。     

中国人侧颅底区可视化研究

目的建立中国人体侧颅底区局部可视化数字模型，为该区疾病的影像学诊断及外科手术治疗提供数字形态学依据。方法应用我室建立的数字化可视人体数据集，采用体绘制及面绘制重建方法，分别在P4微机和SGI工作站上对侧颅底区重要结构进行计算机三维重建及立体显示。结果侧颅底区局部可视化数字模型能够清晰显示侧颅底各重要结构。本研究着重显示了侧颅底神经血管区、颞骨内结构、颈内动脉及其毗邻结构与侧颅底骨性组织的三维解剖关系。三维重建结构可以单独或联合显示，重建结构的任意径线及角度均可进行适时三维测量。结论我室建立的数字化可视人体数据集能够较好地重建侧颅底区可视化解剖模型，反映该区域重要解剖结构及其空间毗邻关系，该结果可应用于侧颅底外科手术辅助教学以及手术入路的辅助设计等。     

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。     

女性盆底可视化研究

目的：建立中国人体女性盆底部局部可视化数字模型。方法：应用中国女性数字化可视人体数据集，采用体绘制及面绘制重建方法，分别在P4微机和SGI工作站上对盆底部结构进行计算机三维重建及立体显示。结果：在P4微机上实现女性盆底部交互式三维可视化，在SGI工作站上重建了女性盆底部三维数字模型，三维重建图像能够清晰显示盆底部肌肉与骨性结构、膀胱、子宫及直肠等的三维解剖关系。结论：中国女性数字化可视人体数据集能够提供完整精确的断面数据，女性盆底三维交互可视化及数字模型准确反映该区域复杂的解剖结构及其空间毗邻关系，可为该区疾病的影像诊断及外科手术治疗提供形态学依据。     

The pre-styloid compartment of the parapharyngeal space: a three-dimensional digitized model based on the Chinese Visible Human

To build a digitized visible model of the parapharyngeal space of the Chinese Visible Human and to provide a sectional anatomic basis for radiological and clinical diagnosis of the parapharyngeal space, sectional anatomy data of the parapharyngeal space were selected from the Chinese Visible Human male and female to compare with MR imaging findings in the axial planes. From these data the parapharyngeal space and surrounding structures were segmented. They were then reconstructed in three dimensions on PC. In the axial planes of the sectional anatomy and MR imaging, the shape, content and relations of the parapharyngeal space were clearly displayed and the dominant plane for showing the parapharyngeal space was elicited. The three-dimensional reconstructed images displayed perfectly the anatomic relationships of the parapharyngeal space, parotid, muscles, mandible and vessels. All reconstructed structures can be displayed singly, in groups or as a whole; any diameter or angle of the reconstructed structures can be easily measured. The Chinese Visible Human male and female data set can provide complete and accurate data. The digitized model of the parapharyngeal space and its surroundings offers unique insights into the complex anatomy of the area, providing morphologic data for imaging diagnosis and surgery of the parapharyngeal space.Grant sponsor: National Science Fund of China (NSFC)Grant number: 30270698, 60373112     

基于逆向工程/正向设计的三维重建金属对金属全髋表面置换假体

背景：全髋关节表面置换在进行假体装配中,需要与实体绝对匹配的3D模型。 目的：通过逆向工程/逆向设计技术三维重建金属对金属全髋表面置换假体。 方法：基于三维激光扫描仪所得假体的点云文件,Geomagic软件和3ds max软件再分别进行点云拼接、3D还原、特征提取从而得到全髋表面置换假体的三维可视化结构。 结果与结论：逆向工程/正向设计技术能还原假体的三维形态,可真实再现髋臼假体和股骨假体的结构。提示根据逆向工程/正向设计软件系统能准确重建金属对金属全髋表面置换假体。     

依据肝静脉断面特点的肝段三维重建

目的构建依据人体肝静脉管道系统断面结构特点的肝段数字化可视模型,为虚拟肝脏手术和数字解剖教学提供形态学依据。方法采用我所建立的数字化可视人体数据集获取的连续肝脏断面图像,通过体数据绘制及面数据绘制的方法,根据肝静脉断面图像的位置和特点,赋予肝段和肝内静脉不同的RGB颜色值进行结构提取,通过计算机三维重建来完成对肝段及肝内主支管道的可视化。结果肝脏数字化可视模型能够清晰显示肝段和肝脏主支管道的形态结构和边界毗邻。结论依据肝静脉断面结构特点的肝段三维重建可视化模型能准确反映出肝段和肝脏主支管道彼此间的形态结构和边界毗邻关系,为肝脏数字解剖教学、虚拟肝脏手术治疗提供理论基础和应用依据。     

Application of three-dimensional models constructed using virtual simulation technique in the vertebral metastatic tumor

BACKGROUND: Vertebral metastatic tumor often damages vertebral body and the appendix, and causes severe pain in patients and high incidence of complications, such as paraplegia and spinal kyphosis. The principle of metastatic tumor treatment is early diagnosis, complete surgical resection, and postoperative chemotherapy. Imaging techniques such as CT can detect spinal metastases and accurately position the tumor before surgery. Currently visualized simulation and virtual reality techniques have been increasingly used in the field of orthopedics. OBJECTIVE: To find an anterior-posterior approach for the treatment of vertebral metastases using visual reality technique. METHODS: Based on the 64-layer spiral CT two-dimensional images of lumbar vertebra, we reconstructed the structure of normal vertebrae, affected vertebrae, abdominal aorta and bilateral kidney three-dimensionally using Mimics software. Then anterior debridement, titanium bone cement supporting, and posterior pedicle screw fixation were performed on three-dimensional models. RESULTS AND CONCLUSION: Three-dimensionally reconstructed models were clearly visible in Dicom format, and can reproduce the structure of affected vertebrae and adjacent organs. The virtual stimulation operation provided clarity with strong relief perception. Virtual simulation surgery accurately visualize three-dimensional structure of malignant tumor and adjacent structure, position the lesion site, and reconstruct spinal sequence via the posterior approach. This method provides an objective evidence for individualized treatment programs.     

数字化人体肝脏可视化与虚拟肝段切除

目的建立人体肝脏及肝内管道系统数字化可视模型,为肝脏虚拟外科手术切除提供形态学依据。方法应用可视化人体肝脏数据集进行三维重建,建立数字化肝脏可视模型,实现肝脏虚拟切除。结果数字化肝脏可视模型,能清晰显示肝内管道系统的空间结构与三维关系,可选择任意径线和角度的切割平面进行虚拟切除,完成切割段体积、表面积和中心坐标的三维测量。结论建立人体肝脏可视化模型,为肝脏数字化解剖学和计算机辅助肝脏虚拟切除手术提供可视化平台与立体形态学基础。     

中国数字化可视人女性盆腔的计算机三维重建

目的：建立中国女性盆腔三维可视化数字模型。方法：应用中国女性数字化可视人体数据集,在微机上对女性盆腔内主要脏器结构进行计算机三维重建及立体显示。结果：重建出女性盆腔内包括骨盆、骶椎椎间盘、主要血管(髂内动、静脉,髂外动、静脉)、输尿管、膀胱、尿道、卵巢、子宫、阴道、结直肠、股骨共12个解剖结构的三维图像。上述结构可单独显示,也可整体显示,图像还能转动任意角度进行观测,清楚地显示女性盆腔内主要脏器结构的空间立体位置关系。结论：本研究实现了对女性盆腔内主要脏器结构的可视化,为妇科疾病的临床辅助诊断、手术提供了参考,也可用于解剖教学和进一步的科研平台。     

首例中国数字化可视人体脊柱区颈段的三维重建研究

目的 建立中国数字化可视人体男性脊柱区颈段的三维可视化模型。方法 应用首例中国数字化可视人体数据集，选取从寰椎上缘到第7颈椎下缘的连续横断面图像。在SGI工作站上对颈椎、脊髓、椎动脉、椎间盘、颈神经等结构进行计算机三维重建并立体显示。结果 建立了脊柱区颈段重要结构的三维可视化模型，重建后的结构可多彩色立体显示，既能单独显示，也能任意搭配或总体显示，可在三维空间位置上绕任意轴旋转任意角度观察。结论 脊柱区颈段的可视化数字模型，用三维图形方法显示该区结构的空间构形，将有助于解剖学教学，并可为颈部疾病的影像诊断和外科手术等提供参考。     

胎儿全身动脉系统数字化三维模型的构建及意义

目的　探讨胎儿全身动脉系统数字化三维模型的构建方法及其意义。 方法　采用“环氧树脂-氧化铅”填充剂对1例33周新鲜引产正常胎儿标本行全身动脉灌注并铸型,然后行64层螺旋CT薄层扫描采集二维图像数据,利用Mimics重建胎儿全身动脉系统数字化三维模型。 结果　基于CT原始数据,利用 Mimics 15.0软件成功构建出胎儿全身动脉系统数字化三维模型。重建得到的模型立体感强,三维效果逼真,与胎儿全身动脉血管铸型一致性高,可以清晰再现胎儿动脉主干及其分支的形态结构,且可进行任意缩放、任意角度旋转观察。 结论　胎儿全身动脉系统数字化三维模型的构建能够全面展示胎儿全身的各级动脉,为胎儿血管的后续研究提供了良好的支撑平台;该模型还可为宫内手术及宫内输血等提供解剖支持。     

64层CT造影断层图像虚拟技术和CT仿真结肠镜的临床应用

背景：虚拟内窥镜能够充分显示结肠的解剖形态以及病变部位,并从狭窄、梗阻处两端观察肠腔的解剖和病变。结合三维图像还可了解肠壁以及腔外的情况,更有利于肿瘤的定性以及分期诊断。 目的：探讨64层CT造影断层图像虚拟技术和64层螺旋CT三维成像与仿真内镜在结肠肿瘤诊断中的应用价值。 方法：应用Philips/Brilliance 64 CT对10例术后病理标本证实的结肠癌(8例)和结肠息肉(2例)进行容积扫描。Mimics软件用Marching Cubes算法对肠管进行面绘制及用虚拟内镜法重建三维图像及基于CT造影二维图像对大肠及周围结构等各种组织进行三维重建,并与Brilliance workspace工作站三维成像和仿真内镜结果相比较。 结果与结论：10例三维成像效果良好,虚拟内镜与CT仿真内镜显示基本一致。虚拟结肠镜结合多结构数字模型重建可以提供更多信息,有助于病变的准确定位,能准确反映其复杂的解剖结构及空间毗邻关系。说明64层CT造影断层图像虚拟技术能达到与CT仿真内镜结合三维成像同样的敏感性和特异性,加上各种组织三维重建技术可以提供较仿真内镜更丰富的信息。     

虚拟手可视化模型的初步研究

目的:建立具有解剖结构的虚拟手三维可视化模型。方法:选用首例中国女数字化可视人体数据集(CVH2)为原始数据源,用Adobe Photoshop软件先对手部的重要结构进行预处理和图像分割,再用VisualC 6.0和VTK(Visualization Toolkit)可视化工具包作为开发平台,采用经典的Marching Cubes算法,对分割后的图像进行三维重建。结果:重建出了手部皮肤、桡骨、尺骨、腕骨(包括周骨、月骨、三角骨、豌豆骨、大多角骨、小多角骨、头状骨、钩骨)、第I～V掌骨、第I～V指骨第(包括近节指骨、中节指骨、远节指骨)的三维可视化模型,可以任意角度和比例大小对它们进行交互式观察,清楚地显示了它们在空间上的位置关系。该模型还实现了多模式的交互演示和角度测量、鼠标取点等实时交互功能。结论:为虚拟手的建模研究提供了三维可视化的解剖模型,探索了三维解剖建模的新的技术方法,并为进一步研究手的物理及运动生理建模建立了初步的技术平台。     

胚胎连续组织切片的计算机三维重建

目的制备动物胚胎的连续切片,并利用计算机的三维重建技术,获得可视的“虚拟胚胎”。方法通过数码显微摄像系统对连续的石蜡切片进行拍照、拼接,获得胚胎连续切片的JPEG图像,再利用三维医学重建软件,把二维的切片图像重建成三维的“虚拟胚胎”。结果利用三维医学重建软件,重建得到“虚拟胚胎”,重建后的胚胎可进行任意的切割、旋转、操作回复等操作。结论医学三维图像工作室的三维重建软件运用于连续组织切片的计算机三维重建是完全可行的。     

壁虎颈髓连续组织切片计算机三维重建研究

目的:利用壁虎颈髓连续切片,探索一种用计算机三维重建技术,获得"壁虎虚拟脊髓"形态的方法。方法:通过数码显微摄像系统对连续的Nissl染色的冰冻切片进行拍照,获得壁虎颈髓连续切片的图像,再利用三维重建方法,把二维的切片图像重建成三维图像。结果:在MATLAB开发平台上,采用基于有序数据结构的Shear-Warp算法,重建得到虚拟脊髓,重建后的脊髓可以进行任意的切割、旋转等操作。结论:利用计算机辅助三维重建方法对壁虎颈髓重建,是一种较为实用的方法。     

虚拟现实环境下的女性盆腔三维重建和可视化

目的:虚拟现实(VR)环境下建立女性盆腔三维可视化数字模型.方法:应用女性盆腔CT扫描数据,在Dextroscope平台进行女性盆腔三维重建和可视化研究.结果:在VR环境下成功重建出女性盆腔的三维图像,该模型可在任意角度、任意平面清楚显示女性盆腔内主要脏器及其空间立体位置关系.结论:三维可视化女性盆腔数宁模型能够提供女性盆腔结构的虚拟解剖,为妇产科及外科手术治疗提供个体化的准确的形态学依据,并为虚拟手术提供立体的操作环境.