基于MPEG-4的嵌入式影像交互系统设计

在无线局域窄带宽范围内,为提高影像数据传输的实时性和高效性,需要对原始影像数据进行压缩编码处理。系统以ARM11为嵌入式硬件处理核心、Linux操作系统为软件开发平台,设计了一种基于MPEG-4(Moving Pictures Experts Group)视频编解码技术和流媒体实时传输协议的影像交互系统。测试结果表明,在IEEE 802.11 g标准的无线网络环境下,网络带宽最大为54 Mbit/s,通信距离在无障碍直线50 m范围内,此时网络性能良好,传输时延小于10 ms,丢包率小于0.1%,帧率大于15帧/s。并通过MPEG-4帧间控制实现了53.2∶1的影像压缩比,以最少的数据量获得最佳的画面质量。与基于PC的影像交互系统相比,该嵌入式系统不仅体积小,功耗和成本也明显降低,并且功能性好、专用性强。

交互式医学影像控制系统在盆底功能障碍性疾病教学中的应用研究

目的:探讨交互式医学影像控制系统(Mimics)在盆底功能障碍性疾病教学中的应用价值。方法:以福建医科大学100名2018级及2019级临床医学本科生为研究对象,在研究对象学习盆底功能障碍性疾病相关知识时,以使用Mimics辅助授课的51名学生为试验组,以未使用Mimics辅助授课的49名学生为对照组,分析比较授课满意度及专业知识掌握情况的组间差异。结果:“授课内容的深度和理解度”项目,试验组评价的满意率为88.24%(45/51),对照组为61.22%(30/49),组间差异有统计学意义(χ^(2)=9.72,P=0.002)。专业知识掌握情况测评得分,试验组为81(77,88)分、对照组为77(71,80)分,组间差异有统计学意义(Wilcoxon秩和检验,Z=-4.96,P<0.001)。结论:借助Mimics教学有助于临床医学生掌握盆底功能障碍性疾病的相关知识,值得推广。

应用交互式医学影像控制系统仿真设计椎弓根螺钉最佳进钉通道

目的:探讨第三腰椎(L3)椎弓根螺钉最佳钉道位置。方法:选取50例(男30例,女20例)正常成人的腰椎CT扫描数据,通过交互式医学影像控制系统(MIMICS)建立仿真椎体模型,获取L3椎弓根轴线及最小截面的中心点M。通过"人字嵴"确定进钉点N1并与中心点M点连线模拟钉道T1,"交点法"确定进钉点N2并与中心点M连线模拟螺钉钉道T2,分析模型中钉道位置及角度。8例腰椎骨折患者术前参考仿真钉道设计手术方案,并行螺钉置入,术后观察螺钉位置情况。结果:MIMICS上测量L3椎弓根横径(9.57±0.98)mm,矢径(14.89±0.78)mm。T1钉道与椎体水平面夹角1.5°±1.0°,矢状位夹角12.0°±1.5°;T2钉道与椎体水平面夹角3.0°±1.0°,矢状位夹角10°±1.5°。8例患者应用MIMICS设计钉道方案行腰椎后路固定术,术后影像学显示螺钉位置良好。结论:MIMICS能够精确测量椎弓根各项参数,根据其测量数据设计钉道方案在临床上具有一定参考意义。

交互式医学影像控制系统模拟脊柱矫形的临床应用

[目的]探讨使用交互式医学影像控制系统重建CT数据并模拟脊柱矫形对临床手术的指导意义。[方法]选取2010年6月～2012年6月广州军区广州总医院骨科医院收治的脊柱畸形病例共62例,分为模拟手术组31例及非模拟手术组31例。所有病例术前行T1～S1脊柱多层螺旋CT扫描,模拟手术组病例获取CT数据导入Mimics 10.01软件进行脊柱及周围软组织的数字化三维重建并模拟手术操作。非模拟手术组术前不进行上述操作。术后通过X线检查及CT钉道扫描比较两组矫形效果及椎弓根螺钉位置,并随访10～28个月。[结果]应用Mimics软件平台可以清晰地重建脊柱及周围重要软组织,术前可以反复多次进行模拟手术操作。两组病例术后所有患者均未见神经、血管损伤及感染并发症,模拟手术组置钉418枚,成功率为97.1%,非模拟手术组置钉451枚,成功率90.5%,两组有显著性差异(P<0.001);Cobb角纠正率(模拟手术组63.3%±14.3%,非模拟手术组58.3%±13.0%),两组无显著性差异(P>0.05)。[结论]相比传统方式而言,术前应用Mimics软件重建CT数据并模拟脊柱矫形可以获得更好的脊柱畸形个体化诊疗效果。

成人骨性Ⅲ类错[牙合]掩饰性正畸治疗前后切牙区牙根吸收的锥形束CT定量分析

目的探讨成人骨性Ⅲ类错掩饰性正畸治疗前后切牙区的牙根体积变化以及牙根吸收的特点,为临床提供参考。方法选取正畸科完成的成人骨性Ⅲ类错掩饰性正畸治疗的30例患者,在治疗前后均拍摄锥形束CT(cone beamCT,CBCT),应用数字化三维重建技术,分别测量右侧上下颌切牙牙根整体、根颈部、根体部、根尖部体积。结果各切牙牙根总体积及各部分体积在正畸治疗后均明显减小(P<0.001);上中切牙、上侧切牙的根颈部与根体部的体积变化量较为接近,根尖部体积变化量较大,但无显著差异(P>0.05);下中切牙、下侧切牙根尖部的体积吸收量与根颈部和根体部比较有显著差异(P<0.01);所有切牙之间的牙根各部分体积吸收比例均有显著差异(P<0.001),其中根尖部吸收最明显。牙根总体积、各部分体积、总体积吸收比例、根颈部和根体部吸收比例在所有切牙间均无显著差异(P>0.05)。下侧切牙根尖部体积吸收比例较其他切牙有显著性差异(P=0.028)。结论成人骨性Ⅲ类错畸形在掩饰性正畸治疗后上下颌切牙的牙根吸收在根尖部表现明显,但根颈部和根体部的体积减小也应引起医师的关注。下切牙区发生牙根吸收风险高。

Mimics软件在腰椎转移性肿瘤术前评估中的应用

目的:探索通过Mimics软件系统寻求快速准确进行腰椎转移性肿瘤术前评估的方法。方法:基于腰椎的64排螺旋CT连续薄层二维图像,利用Mimics软件分别重建正常腰椎、破坏病椎、腹主动脉及双侧肾脏的三维可视化结构。结果:Mimics医学图像处理软件对腰椎CT扫描的Dicom格式数据进行三维重建,图像结构清晰,可真实再现腰椎和邻近脏器的结构,并能对破坏病椎部位予以定位,对破坏范围予以量化。结论:Mimics软件根据CT扫描所得的Dicom原始数据能准确重建腰椎恶性肿瘤及邻近结构的三维立体结构,为腰椎恶性肿瘤患者残余椎体骨质的评估、手术入路的选择、治疗方案的确定提供客观依据。

Mimics软件在齿状突骨折诊断中的价值

目的探索Mimics软件在诊断齿状突骨折中的价值。方法 18例齿状突骨折上颈椎基于64排螺旋平扫得到连续薄层二维图像,数字化三维医学影像交互式控制软件系统(materialise’s interactive medical image control system,Mimics软件)分别重建颅骨、寰椎体、枢椎的三维可视化结构。结果根据骨折部位按Anderson and D’Alonzo分型,将齿状突骨折分为3型:Ⅰ型为尖端骨折,2例;Ⅱ型为基底骨折,12例;Ⅲ型为枢椎椎体部骨折,4例。结论 Mimics软件对诊断急性或陈旧性齿状突骨折及确定骨折类型具有重要价值,为齿状突骨折手术入路的选择、治疗方案的确定提供了客观的依据。

鼻腔流体力学分析模型的构建及分析

目的通过建立用于流体力学分析的鼻腔三维模型,探讨建立三维模型的方法,为研究鼻腔内结构对气流场的影响提供基础。方法螺旋CT薄层扫描获取DICOM格式数据文件,导入三维重建软件Mimics,并应用流体力学分析软件重建鼻腔三维模型,计算分析后获得鼻腔气流场相关信息。结果所建鼻腔三维模型与实体鼻腔结构有较好的相似性,并且操作误差小,建模分辨率高,流体力学分析并模拟鼻腔不同层面的压力等值图、速度矢量图和鼻腔气流流动迹线图,能客观直接的反映出鼻腔气流场特性。结论应用DICOM数据计算机辅助建模法是一种快捷、准确、高效的建模方法,该实验所建鼻腔三维模型精确度高,操作的可重复性好,计算分析后获得的鼻腔气流场相关数据,处理转换成直观图形,不仅能客观直接的反映出鼻腔气流场特性,同时还能为临床上研究鼻腔结构对鼻腔功能的影响提供了一种新型的研究方法。

维医学埋沙疗法对膝关节骨性关节炎兔股骨骨力学特性的影响

目的探讨维医学埋沙疗法对膝关节骨性关节炎(OA)兔股骨骨力学特性的影响。方法 16只新西兰大白兔经右后股骨关节腔注射木瓜蛋白酶建立OA模型后分为沙疗组和对照组(n=8)。沙疗组在模拟的吐鲁番沙疗场给予沙疗,2次/d,每次30 min,连续4周;对照组不给予沙疗。CT扫描股骨并采集数据,采用交互式的医学影像控制系统(MIMICS)进行分析,比较两组各骨质层(软质骨、密质骨和硬质骨)的体积。对两组动物的左右后股骨进行离体三点弯曲试验,获得负载-挠度曲线,对比承载载荷和挠度,计算骨横截面惯性矩、最大弯曲正应力和最大剪切应力。归纳和对比两组CT扫描数据和三点弯曲试验结果。结果各骨质层的CT扫描数据分析结果显示:对照组硬质骨有向密质骨和软质骨转化的趋势,沙疗组软质骨向密质骨和硬质骨转化较为明显。三点弯曲试验结果显示:沙疗组股骨断面的形态学参数均显著低于对照组(P<0.05),沙疗组股骨断面的最大承载载荷、最大弯曲正应力及最大剪切应力均显著高于对照组(P<0.05),两组间横截面惯性矩和挠度的差异无统计学意义(P>0.05)。结论维医学埋沙疗法对成年OA兔股骨的骨质层体积分布及力学性能有良性影响。

两种穿支血管的定位方法

目的为常见穿支的定位与皮瓣设计提供形态学依据。方法选用新鲜成人整尸标本2具,采用氧化铋-聚乙烯醇填充剂灌注技术,行一次性全身动脉造影,螺旋CT扫描。将数据导入Mimics图像工作站,以常见穿支皮瓣为例,分别应用快速直接体绘制(VR)和动态重建方法(DR),对穿支血管定位并模拟皮瓣设计。结果两种方法均能够对常见穿支皮瓣的穿支血管定位。快速体绘制对穿支血管定位较快,但显示层次毗邻效果不好;调节阈值动态重建方法不仅可对穿支进行定位与皮瓣设计,而且显示层次清楚。结论应用快速直接体绘制方法可快速、粗略地显示出各部位主要穿支的位置与源动脉;采用改变CT值的动态重建方法可以多彩色形式显示多种结构的层次与毗邻关系;两种方法结合可对穿支进行精确定位,模拟皮瓣设计,为皮瓣的安全切取提供形态学依据。

结合网格补洞和曲面拟合的龋齿修补方法

该文基于医学数据处理软件Mimics系统,提出并实现了一种结合三角网格补洞和B样条曲面拟合的龋齿修补方法。首先在Mimics系统中提取牙齿表面的离散数据,并导出PLY格式的三角网格,通过对龋齿网格数据的孔洞边界提取和三角网格孔洞修补,得到完整的三角网格数据。然后采用网格数据进行分割、参数化和最小二乘拟合,求得B样条曲面的完整三维牙齿表面,并将修补后的龋齿重新导入到Mimics系统中,为牙齿诊疗进一步数学处理提供了基础。该文用实例说明牙齿表面数据的分离提取、三角化处理,孔洞修补和B样条拟合等过程。