数字儿童颅底及颈部可视化模型建立研究

目的对儿童颅底及颈部进行数字化三维重建,创建三维可视化模型。方法通过冷冻数控铣切及数字摄影技术获取1例中国6岁男童连续高精度超薄断层标本数字解剖图像数据集,选取从颅底至T_(1)上缘之间的横断面,利用PhotoShop.2021逐张进行手动分割,使用三维重建软件Digihuman Reconstruction System将手动分割的结构重建,再导入3-matic Research 13.0软件进行调整和修改。结果成功建立首例中国男童的颅底及颈部三维可视化模型,多方位多角度清晰再现所分割结构三维形态及空间位置关系,完成对颅底及颈部椎骨、血管、神经及肌肉的详细观察,对颈部动静脉神经及椎体相关数据测量,分析解剖结构特点及手术注意事项。结论利用数字儿童颅底及颈部三维可视化模型,可多方位立体直观地显示详细解剖结构及毗邻关系,结合对颈部血管神经及椎体结构数据测量,为儿科临床诊治、虚拟手术、医学教学提供重要参考依据。

高清数字人大脑皮质沟、回的分割和三维重建

人体大脑皮质表面的沟、回,存在明显的个体差异、左右侧差异与性别差异。为立体显示大脑皮质复杂的脑沟和脑回,分割了1男1女2例高清数字人体数据的大脑结构,三维重建了大脑皮质和其表面的脑沟和脑回。采用高清数字人体的连续薄层断面图像,层间距0.1mm,将大脑图像数据导入图像分割工具中,逐层分割大脑皮质的边界范围。三维重建生成大脑皮质的表面模型,在断面上选定皮质表面脑沟的范围,重建出脑沟的三维模型。

基于数字解剖技术的背阔肌及副桡侧腕屈肌变异一例

人体器官的形态结构及位置的变异具有极为重要的临床意义,尸体解剖、影像检查和手术等都是发现变异的常见途径,但留存下来的资料大多是实体标本或图片。本研究基于数字解剖技术发现背阔肌和副桡侧腕屈肌均变异标本1例。选取山东数字人科技股份有限公司铣切获得的层厚0.1mm的连续高清断层数据(12000像素×100像素)导入到图像分割工具中,根据断面上器官结构的边界进行分割,将分割数据导入到自主研发的软件中重建出三维模型,并提取模型表面体素纹理,进行观察和测量。

高清数字人体数据集的分割与应用

数字人体数据的分割是构建三维数字解剖标本模型的基础。只有基于真实人体形态断层的分割数据构建的数字解剖标本模型,才能最真实地表达人体解剖结构及其空间毗邻关系。本研究采用男、女性高清数字人体数据集各1例,原始图像的空间解析度为0.038mm×038mm,层间距为0.100mm,男性共17571层,女性共16141层。为确保分割数据的精准性、完整性,制定了一套严谨分割方案,采用多人协同、专家指导与验证的方式实施图像分割任务。

中国学龄前男童连续薄层标本数据集建立及可视化

目的建立国人学龄前男童连续超薄解剖标本数据集,并行可视化应用研究。方法选择经64排螺旋CT和3.0T MRI全身扫描排除器质性病变和畸形的男童标本,6周岁,身高1.14 m,体重23 kg,发育正常,皮肤、内脏无破损,整体无挤压变形。经定型、冷冻及包埋,置于-25℃冷库中3周,由山东数字人公司在-25℃低温实验室中逐层数控冷冻无锯损铣切,从脚到头0.10 mm铣切,使用Rencay16k3Scanback相机逐层扫描获取高清晰度数据集图像。结果共采集11421张断面图像,所有图像原始保存为PNG格式,每张图像为13000像素×8000像素,约27.4 MB,整体学龄前男童数据集共计305.60 G。结论经文献检索,国内目前尚鲜见有从脚到头完整采集成功的学龄前男童数字化可视人体数据集,成功建立的数字化可视男童数据集,为儿童发育形态研究,各器官虚拟手术入路探索,教材与专著编写及儿童疾病预防、诊治及科普等提供高精度的基础大数据集。

基于人体胚胎学虚拟仿真教学系统的教学应用探讨

胚胎学内容抽象,变化复杂,是医学教育中最抽象、最复杂,也是最具想象空间的一门课程,因此,胚胎学教学中一直存在教师难讲,学生难学的问题。传统胚胎学教学主要结合图片和模型讲述,但对于胚胎发育过程中时间和空间的结构变化,学生普遍反映内容抽象,难以理解和掌握。人体胚胎学虚拟仿真教学系统是由山东数字人科技股份有限公司研发,围绕人体胚胎学教学知识点,应用三维建模和多媒体动画视频等技术,将抽象的胚胎发生过程变为生动形象的动态资源,全面系统地重塑和再现了人体胚胎发生发育过程和相关发育畸形的演变过程。

人胚胎早期发生和各器官发育动态演化过程的虚拟仿真

人胚胎发生和发育是一个极其复杂多变而抽象的动态过程,其数据资料提取的难度很大,给相关学科的教学和科研增加了一定的困难。利用计算机仿真技术,三维立体的呈现人胚胎在不同孕期的器官结构形态和演变过程,对于理解人体各器官系统的胚胎发生过程至关重要。为确保数据表达的精准,山东大学齐鲁医学院高英茂教授编写脚本、解说词;通过对参考数据资料的整理和研究,讨论研发最佳表现形式并形成镜头剧本;根据镜头剧本表现内容和形式,创作图形图像、三维模型、三维动画、音频、视频、二维动画、特效等数据;并以胚胎学的组织架构和对新型教学模式的研究为基础,设计适于教学、学习和研究的人性化交互软件功能模块,并把审核后的正确数据按功能模块进行抽取再整合,从而形成一个比较全面系统、深入形象的胚胎学数字化应用程序。

基于虚拟解剖技术的模拟解剖学教学系统的设计与实施

尸体解剖操作是解剖学教学的重要手段。近年来,多种原因造成尸体标本的获取量难以满足医学教学所需,严重制约着解剖学的教学质量。为此,本研究利用数字人技术设计了人体虚拟解剖教学系统。选用男性、女性高清数字人数据集各1套,断层图像分辨率分别为13700像素?340像素和12000像素?700像素,层间距均为0.1mm,利用人工识别的方法获得人体器官结构的分割数据集,构建具有真实纹理贴图的三维模型,生成具有多种数据类型和解剖知识的数字人模型。依据尸体解剖的操作方式和数字技术的特点,利用虚拟切割、显示与隐藏、放大与缩小、旋转、漫游等数字技术来模拟手术刀的一些基本操作,从而实现人体结构解剖操作的虚拟仿真。

断层影像辅助辨识系统的设计与实现

人体断面图像上解剖结构的形态及其变化规律是影像诊断的形态学基础。断面图像上的结构随着断层方向、位置的变化而变化,医学生难以识别、理解,缺乏实时指导的教学资源。同时,不同个体、不同部位的影像图像也给低年资医生对结构的快速、准确识别造成一定困难。为此,本文设计了一套断层影像辅助辨识系统。选用高清数字人作为该系统的基础数据,包含男、女性数字人断层与标注数据,图像分辨率分别为13700像素×6340像素和12000像素×5700像素,层厚均为0.1mm。通过高清数字人三维数据体与具有标识的分割数据体的空间对应关系,建立高清数字人矢状位、冠状位重采样数据,获取不同方位与位置断面图像解剖结构的标识。该系统依据临床影像诊断的应用需求,实现解剖结构在横、冠、矢3个方位任意位置的标注与定位,显示与之相对应的CT/MRI图像,实现解剖结构在断层上的辅助辨识。

运动解剖学虚拟仿真的设计

常规的解剖学教学资源和模式难以有效表达关节、肌肉的运动方式和运动状态,无法满足运动解剖教学对直观性和实践性的要求,并且运动损伤的康复训练也需要理解关节、肌肉的运动原理。为此,本文在数字人解剖教学系统的基础上,赋予关节、肌肉的运动仿真,设计了运动解剖学虚拟仿真系统。该系统是以人体机能体系的执行体系、保障体系、调节体系为主,集成了各部分执行体系的结构、肌肉位置、肌肉起止点、名称、功能等知识内容。

加强实验教学建设,努力提高医学高等职业教育水平

随着基层卫生服务体系的不断完善,以全科医生为重点的基层卫生人才的缺乏显得尤为突出,高等医学院校作为医学教育的主要承担者,应积极进行面向基层卫生人才培养的高等医学教育改革。但是医学高等职业技术教育不同于普通医学专科教育,其专业培养目标和课程体系建设有着不同的特点,根据卫生人才发展的需求,医学高等职业技术教育必须要适时转变教学理念,以培养社区医疗卫生保健人才为主要目标,能力培养为主线,精选对学生终身职业发展所必备的知识和技能,因而医学高等职业技术教育院校除了夯实临床实践基地建设外还要加强实验教学建设,努力体现教学内容的现代化与职业实践的联系,搭建学生职业执行能力的桥梁.

椎间盘突出症CT图像的三维重建在术前的定位与研发

椎间盘突出症的CT图像为二维断层图像,难以显示突出位置与周围结构的空间关系。因此,将椎间盘突出的CT图像进行三维重建,可帮助临床医生诊断和术前定位,从而提高手术的安全性与精准度。本课题选取椎间盘突出患者的CT图像500例,包含4种突出类型(上脱、下脱、中突和孔型)的Dicom影像进行了三维重建。首先将患者Dicom影像导入相关的制作软件,对每一例影像的结构进行标注(包括:椎间盘、脊神经根、硬膜囊),同时对不同患者的椎间盘骨化、积气现象进行了处理。采用标注得到的三维模型可展示出患者真实的病理结构,并在专业医生的指导下验证了三维重建数据的准确性。将500例Dicom影像和三维重建数据一一对应,分别建立起训练集、验证集和测试集,再基于网络的算法运算和深度学习,研发出一款根据Dicom影像就可以自动完成结构三维重建、突出症类型自主识别的软件程序。

181种先天畸形发生机理和表征的计算机虚拟仿真

人胚胎发生发育过程中,受遗传因素和环境因素的影响而发生各种形式的发育障碍,形成多种以形态结构异常为主要表征的先天畸形。先天畸形的发生演变过程往往是难以描述和理解的,因此,用计算机仿真技术模拟动态的畸形发生演变过程和结构表征,对理解先天畸形的发生机理和形态表征有重要意义。由山东大学齐鲁医学院高英茂教授组织脚本解说词,山东数字人科技股份有限公司和各医学院校、医院相关科室合作采集各种先天畸形的胚胎标本;在人胚早期发生发育和各器官系统发生发育数据的基础上,通过对标本数据的整理和脚本的研究.