首例中国可视化人体头颈部CT影像三维重建的初步研究

目的 对首例中国可视化人体头颈部CT影像进行三维重建研究。方法 将首例中国可视化人体头颈部的轴位断层CT图像 (层厚 1mm ,连续扫描 ) ,应用SiemensCRT3 .0图像处理软件在SGIGraphics计算机工作站上进行三维重建和观察。结果 头面部结构得到良好重建 ,其面部轮廓包括鼻翼、唇、外耳廓、下颏等均能清晰显示。头颈部骨骼的精细三维重建 ,显示出颅底圆孔、卵圆孔、棘孔等细微结构。头颈部三维剖面观察可使包括垂体、脑干、颈髓、蝶窦、鼻咽等结构获得良好显示。结论 本研究实现了对首例中国可视化人体头颈部CT影像的三维重建和可视化 。

首例基于中国可视化人体图像的头颅有限元模型的构建

用第二例中国可视化人体(CVH)数据集,通过三维图像重建、头颅实体模型重建、有限元(FE)模型网格划分、头颅FE模型装配等步骤构建国人头颅三维FE模型。所构建的高精度头颅FE模型包括脑颅、颌面骨、下颌骨、大脑镰、大脑、小脑和脑干等结构。模型节点数和单元数分别为31 223和119 911,所有单元均为实体单元,网格质量单元的几项主要指标满足工程要求。所构建头颅三维FE模型与人体头颅解剖结构基本一致,在颅底以及面颅部位的精确性优于目前所报道的基于CT/MRI图像的头颅FE模型。基于CVH图像的国人头颅FE模型的构建是CVH数据集应用领域又一拓展。

基于中国可视化人体数据集的人脑水肿光子传输Monte Carlo模拟

目的 研究基于功能近红外光谱（fNIRS）的脑水肿和脑水肿合并颅内出血（ICH）的非侵入性监测方法.方法 基于可视化中国人类数据集（VCH）建立头部模型,通过Monte Carlo模拟对处于不同脑水肿发展水平的脑模型光强度、光吸收、光子积分通量及空间灵敏度分布进行分析.研究由颅内出血（ICH）引起的光强度变化.结果 光强度与脑脊液体积的增加直接相关,光子可传播到脑组织.ICH的发生可显著降低光强度,可用来反映脑脊液中是否存在血液.结论 应用fNIRS技术观察光强度的变化,有望成为简单、可靠的脑水肿床边连续监测方法.

基于数字化可视人的医学图像融合研究

目的为数字化可视人体数据应用于临床影像设备提供完整的技术方案和程序代码。方法通过数字化可视人体分割数据与标准DICOM3.0数据格式的转换,对中国可视化人的彩色分割图像与CT图像进行融合。结果建立了一套符合临床放射治疗系统数据要求的标准DICOM3.0中国可视化人体数据源女性盆腔数据。结论为妇科肿瘤放射治疗过程中靶区勾画、治疗方案优化和剂量评估提供了具有重要器官分割特性的数字模拟计算模型,有助于数字化可视人体数据的临床推广应用。

正常女性盆底可视化与CT、MRI对比研究

目的 应用中国女性数字化可视人体有关盆底形态学信息 ,探讨人体盆底薄层断面影像学形态规律。方法 从中国正常女性数字化可视人体数据集中选取从髂嵴上缘到坐骨结节下缘的连续断面图像与其相对应的CT、MRI断面图像对照 ,观察盆底的细微解剖结构并进行计算机三维重建及立体显示。结果 在可视化人体盆底断面标本与其相对应的CT、MRI断面图像上 ,能清晰显示出盆底肌、筋膜及其周围间隙 ,三维重建图像能够清晰显示盆底肌与骨性结构、膀胱、子宫及直肠等的三维解剖关系。并明确盆底肌在横断面上的最佳显示断面。结论 探讨盆底复杂的细微解剖结构及其空间毗邻关系 ,对复杂盆底功能性疾病的早期而全面的影像诊断及指导外科手术治疗具有重要的意义。

喉镜入路相关结构的三维可视化研究

目的建立喉镜入路相关结构的三维可视化模型,以供相关研究参考。方法选取第二套中国数字化人体数据集舌骨上缘至环状软骨下缘水平连续薄层断面图像。运用Photoshop7.0、Amira及Dextrobeam软件,分割重建该区域相关结构,建立喉镜入路相关结构的三维可视化模型。结果成功重建并显示了咽、喉、会厌软骨、甲状软骨、环状软骨、杓状软骨、舌骨、声带、动脉、静脉、环杓肌、咽缩肌、甲状舌骨肌等结构,形成三维立体模型,使其可以任意角度旋转、切割、观察。应用Dextrobeam软件建立三维立体模型并模拟喉镜入路对咽、喉、气管腔以外深层结构进行逐层显示。结论在此三维可视化模型基础上,可模拟喉镜深入喉腔,逐层显示周围相关结构,为喉镜下检查、喉外科手术操作提供形态学依据。

膝关节后内侧复合体断层解剖与三维可视化研究

目的基于中国可视化人体数据对膝关节后内侧复合体进行断层解剖学和三维可视化研究,得到准确的后内侧复合体解剖学描述。方法选用CVH-1、CVH-2、CVH-5的双侧膝关节数据,对其后内侧复合体相关结构进行数据分割和三维可视化重建,并进行解剖学三维测量、断层与三维多角度观察以及骨性附着点检测研究。结果本研究成功构建CVH-1、CVH-2、CVH-5的双侧膝关节后内侧复合体相关结构的三维模型,测量得到各结构长度、宽度和厚度等几何参数,并进行解剖学描述。膝关节后内侧复合体主要包含以下几个结构浅层内侧副韧带为浅暗红色薄条带,长度为(107.54±15.98)mm,近端宽度为(31.48±3.70)mm,远端宽度为(10.14±0.82)mm,厚度为(1.09±0.13)mm;深层内侧副韧带为灰白色薄条带,长度为(26.05±2.32)mm,宽度为(19.11±2.93)mm,厚度为(1.37±0.11)mm;后斜韧带为深灰白色囊状,长度为(52.14±3.84)mm,宽度为(14.42±2.37)mm,厚度为(1.44±0.16)mm;半膜肌肌腱为浅暗红色扁圆柱体,长度为(60.94±5.04)mm,宽度为(14.04±1.54)mm,胫骨附着处明显增宽,为(19.20±3.29)mm,厚度为(6.08±0.75)mm;腘斜韧带为浅暗红色片状薄膜,长度为(48.99±5.44)mm,宽度为(24.51±3.44)mm,厚度为(1.38±0.22)mm;半月板后内侧角为灰白色“C”形柱,内侧边缘较厚处为(13.37±1.63)mm,中间较薄处为(8.96±1.22)mm。结论膝关节后内侧复合体主要由浅层内侧副韧带、深层内侧副韧带、半月板后内侧角、后斜韧带、半膜肌肌腱、腘斜韧带构成,加强对后内侧复合体的解剖学重建将有助于提高膝关节后内侧术后稳定性。

基于中国可视人数据集的时域有限差分法人体头部电磁仿真模型构建

目的:为掌握人体组织电磁特性的变化,实现对真实人体结构电磁辐射特性的模拟和仿真计算。方法:在中国数字可视化人体数据集基础上,提出建立真实人体三维电磁模型的方法并利用CST STUDIO SUITE对其进行电磁仿真计算。结果:构建了适用于时域有限差分法计算的网格精度为1 mm^(3)的三维人体头部电磁模型,满足频率为30 GHz以下的电磁仿真计算在数值色散空间离散间隔上的要求。结论:该模型具有很好的可视性和可操作性,对构建数字电磁人以及优化生物电磁检测技术具有重要的理论价值和实践指导意义。

数字化喉标本模型的建立与虚拟现实仿真

目的:为喉的解剖学教学提供丰富多样的教学模型,模拟喉区解剖结构的虚拟仿真解剖学教学,拓展解剖学的教学模式和教学手段。方法:利用人工识别的方法对第2例中国数字化可视人体喉区段的图像进行图像分割,建立高精度的彩色分割数据集,利用自主开发的图像格式转换软件将彩色分割数据自动转换为灰度分割数据。利用Amira可视化软件对灰度分割数据进行阈值分割,经三维重建,建立喉区主要器官结构的数字解剖模型。在立体显示环境中,并利用交互式设备实现了数字模型的显示与隐藏、旋转与切割等虚拟仿真解剖,模拟喉区主要解剖结构的虚拟仿真解剖学教学。结果:建立了喉的精细数字解剖标本模型,该模型真实地反映了实际的解剖标本,具有形象直观的特点,可无限次使用,在虚拟现实环境中真实仿真了喉区标本的解剖学展示。结论:利用中国数字化可视人体可建立喉区细小结构的数字解剖标本,对模型可实时交互式地进行仿真解剖教学。

基于SAE深度特征学习的数字人脑切片图像分割

针对目前基于数字人脑切片图像的分割算法较少,分割精度和有效性较低等不足,提出一种基于稀疏自编码器(SAE)深度特征学习的分割算法.在特征提取阶段,采用从粗到精两级方式对SAE进行训练,以增强模型学习到的深度特征的鉴别能力;在分类阶段,使用softmax分类器进行目标分割.对中国可视化人体(CVH)数据集的脑白质分割及三维重建的实验结果表明,相对于其他传统的手工特征(如图像强度特征、方向梯度直方图特征和主成分分析特征),SAE提取的图像深度特征具有更强的鉴别能力,显著地提高了分割精度.

GIS人机交互的进展与挑战

人机交互研究旨在提供一种高效的人-机通信方式,使用户操作更加便捷。随着计算机软、硬件技术与地理信息技术的发展,公众参与型GIS成为GIS发展的趋势和潮流。总结了GIS人机交互的发展过程与现状,论述了GIS人机交互涉及的主要问题,指出了其中存在的不足,并提出了一些解决思路。在此基础上,结合当前技术现状对GIS人机交互的发展趋势进行了展望。

三维数字虚拟肝脏对肝脏尾状叶外科应用解剖的研究

目的对肝尾状叶的临床应用解剖进行揭示，为临床诊治提供指导。方法利用中国可视化人数据集，采用三维可视化技术，建立数字虚拟肝脏系统；对肝尾状叶进行应用解剖研究，确定其亚分段，边界，及空间范围等。结果成功建立了数字虚拟肝脏系统，具有多种交互功能及一定的虚拟手术功能；尾状叶左侧边界清晰，其腹侧、右侧边界模糊；经过静脉韧带裂的冠状斜切面可代表肝尾状叶的相对腹侧缘；经过第二肝门与胆囊窝底部的矢状斜切面可代表尾状叶的相对右侧缘；尾状叶可分为2个部分：左侧的Spiegel叶与右侧的腔静脉旁部，尾状突以及右后突属于腔静脉旁部。结论明确了尾状叶亚分段，边界，以及空间范围等解剖概念；三维虚拟肝脏系统的建立为数字解剖、虚拟手术的发展提供了平台，对肝外科具有实践指导意义。