肝脏及内部管道的可视化和三维交互式测量

对肝脏和内部血管进行三维重建和三维空间距离的测量对于肝胆外科有重要的意义。在对VTK消息传递和处理进行分析的基础上,基于当前的二维设备,设计了一个可视化和三维交互式控制的距离测量系统,能够直观地观察体数据的各个截面,同时实现对肝脏及内部管道之间三维空间距离的测量,克服了当前系统中只能够在某个固定的平面上测量的缺点,有效地提高了测量的精确度,在辅助临床诊断、手术规划和医学研究等领域中有较好的应用前景。

基于VTK的三维模型切割研究

为提高模型切割的效率与自然性,利用VTK提供的接口,采用射线拾取方法实现了对表面模型的标记点方式切割,结合四元数的方法实现了对体模型的平面切割。实验表明,通过扩展VTK来实现对三维模型的任意切割是可行的,并可达到较为理想的切割效果。

拟合正态分布曲线的肺野图像分割与三维重建

为解决大多数的医学图像分割算法不能完全摆脱人工辅助选取阈值的问题,提出一种基于直方图拟合正态分布曲线寻找种子点的动态分割算法。从分析正态分布曲线如何影响事件发生概率的原理入手,介绍如何采用拟合算法对肺野图像进行分割和提取,利用视觉化工具函式库(VTK)和美国国家卫生院下属国立图书馆开发的医学图像分割与配准算法研发平台(ITK),对分割后的肺野图像进行体绘制三维重建,达到自动寻找种子点、对病变部分进行完整分割和三维可视化的目的。临床图像实验结果表明,与区域生长算法和分水岭算法相比,拟合算法在分割精度和自动化程度上具有显著优势,能够弥补以往常规CT和MR检查手段的不足,增加医生及时、敏锐发现比较小的、早期的和位于隐蔽部分的病灶的机率,为患者设计最佳个性化治疗方案提供了新的可能。

基于VTK的颌面缺损修复的计算机辅助设计系统的实现

研究设计并开发了一套可用于颌面缺损修复的计算机辅助设计系统。系统使用视觉化工具函式库(visualization toolkit,VTK)作为开发工具。数据源可以是CT扫描获得的三维数据,也可是已经存在的.stl格式的三维表面数据。系统主要通过将健康侧数据镜像到患侧,或读入本地数据库中的数据,对缺损部位进行填充、平滑等处理,从而生成贋复体。系统还可将生成的贋复体以.stl格式输出;并利用快速成型加工系统进行加工。该系统的建立可实现颌面缺损修复中赝复体的个性化快速制作,从而提高制作质量,降低其操作难度。

针对医学重构模型的3D分割及压缩算法

提供便捷的交互手段,从3D重构模型中精确分割感兴趣区域,为医生术前手术规划提供更为直观和准确的诊断信息。利用VTK(Visualization ToolKit)开发包构架系统平台,采用3D区域生长法分割感兴趣部位,结合数学形态法消除数据的病态关联,实现精确分割,进一步修改数据掩模完成分割后数据的压缩存储。实验证明了上述算法的有效性,可得到良好的3D分割效果。

运用定积分测量冠状动脉狭窄程度的方法

为提高术前对冠状动脉病变部分狭窄程度测量的准确度,提出一种运用定积分测量冠状动脉狭窄程度的方法。通过视觉化工具函式库(VTK)和美国国家卫生院下属国立图书馆开发的医学图像分割与配准算法研发平台(ITK)对目标血管进行三维重建;运用一种基于跟踪点的冠状动脉中心线提取算法,提取目标血管的中心线;从重建的血管三维模型的水平面入手,对水平面图像,以中心线为原点建立直角坐标系,把图像分割到4个象限中去,在每个象限里运用定积分定义求出血管内血流区域与坐标系所围成的图形面积;通过内、外面积差与血管冠状截面面积的比值得到血管的狭窄度。临床数据实验结果表明,该算法具有良好的有效性和准确性,有助于冠心病的早期发现、诊断和治疗,给临床诊断和术前规划提供了有效的依据,提高了冠心病患者的生存机率和生活质量。

跨平台医学图像三维重建系统的设计

医学图像三维重建是一个多学科交叉的研究领域,是从二维图像中获取三维的结构信息,为用户提供具有真实感的三维图形。在对三维重建技术研究的基础上,结合可视化开发工具视觉化工具函式库和医学图像分割及工具包,利用大规模软件工程中的设计模式思想,设计实现一个医学图像处理系统。该系统集数据采集、数据管理、阅片、图像分割、三维重建、交互处理等功能于一体,可广泛应用于医院的各个科室。