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。

基于VTK的医学图像交互式定位技术研究

目的:研究三维模型交互式定位确定断层图像感兴趣结构像素坐标值的方法。方法:提出一种结合VTK(Visualization Toolkit)可视化工具包的提取类库功能与针刺取点算法特点的方法,通过交互式操作获取三维模型世界坐标,实现断层图像结构定位。结果:以中国可视化人体数据集肠道数据为基础,构建了一段肠道三维模型。通过交互式定位技术得到断层图像感兴趣结构的像素坐标。结论:实验结果表明,该定位技术实现方法可行,具有良好的交互性和精确度。

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。

可视化肝脏横断面解剖与MR影像对照研究

目的 应用数字化可视人体肝脏薄层横断面结构形态学信息 ,为人体肝脏断层影像学的识别与诊断提供解剖学依据。方法 选取可视化人体数据集的肝脏连续横断面图像进行解剖形态学观察 ,与其相对应的MR图像对照研究 ,并完成计算机三维重建。结果 在可视化肝脏横断面与其相对应的MR图像上 ,清晰显示肝内管道系统主支的走行分布特点 ,三维重建图像能清晰显示肝内管道空间结构特征 ,并明确肝内管道主支在肝脏横断面的最佳显示平面。结论 通过对肝脏横断面解剖结构的探讨 ,可视化肝脏能够完整而精确地反映出该区域复杂的解剖学结构特点 ,为肝脏疾病的影像定性诊断及影像辅助定位治疗提供形态学依据。

髋关节CT三维重建与可视化研究

目的建立髋关节可视化三维解剖模型,并对髋关节CT三维重建图像进行研究,为影像诊断学和外科学提供准确、直观的形态学资料。方法选取20例患者,对其髋关节进行螺旋CT扫描,在CT工作站上进行骨骼三维重建。选取中国首例女性可视化人体数据集之髋关节连续薄层断面解剖图像,在SGI工作站上对骨骼、肌肉、神经、血管等分别进行精确勾画、三维重建。结果螺旋CT三维重建成像能清楚显示髋关节骨性结构的毗邻空间关系。髋关节可视化重建对骨骼和周围软组织结构均能进行三维立体重现。结论髋关节CT三维重建和可视化三维解剖模型可全面准确重现髋关节三维立体形态和空间关系。

数字人体肠道的三维可视化研究

目的建立中国数字人肠道的三维可视化数字模型。方法利用中国首例女性数字化可视人数据集(CVH-2),分割出肠道的轮廓数据,并进行表面三维重建。结果分割并三维重建出了十二指肠、空肠、回肠、盲肠、阑尾、结肠、直肠等肠道结构。模型能够实现缩放、旋转、任意角度切割,以及十二指肠、空肠和回肠、大肠等不同段单独或者整体显示,能够方便地观察人体肠道的走向和形态。结论数字人肠道消化道的可视化模型为教学和临床研究提供了数字化的工具,为虚拟内镜以及CT/MRI影像的消化道研究提供了形态学依据。

电针刺激光明、外关组穴fMRI脑功能成像的研究

目的建立脑功能磁共振成像(fMRI)技术平台,观察电针刺激光明(GB37)、外关(SJ5)组穴时对人脑功能的影响。方法选择5名健康志愿者,电针刺激光明(GB37)、外关(SJ5)组穴,采用Siemens公司Sonata1.5T磁共振成像系统进行全脑功能扫描。数据经SPM软件统计分析得出刺激状态与静息状态信号对比的脑激活统计参数图,观察脑皮层相应功能区的激活状况。结果电针刺激右侧光明(GB37)及外关穴(SJ5)可使受试者双侧大脑枕叶距状沟附近的视觉皮质及顶下小叶皮层区的fMRI信号显著增加。结论特定的功能组穴与相应皮层兴奋区之间存在一定的相关性。fMRI影像技术结合SPM分析是研究电针作用机制的一种有效方法。

应用DTI技术对人脑白质纤维束的初步研究

目的建立扩散张量纤维束成像对人脑白质纤维的显示方法,并应用中国数字化可视人体数据进行对照观察,验证扩散张量成像(DTI)方法的可靠性。方法选择5名健康志愿者进行DTI成像,采用DtiStudio软件进行分析处理,重建出部分各向异性(FA)图、容积比(VR)图、相对各向异性(RA)图、表面扩散系数(ADC)图以及二维彩色张量图。应用中国数字化可视人体数据集断面图像、FA图及彩色FA图进行对照观察,利用fibertracking纤维跟踪软件及3DMRI软件进行三维重建显示脑内主要白质纤维束,辨认脑内白质纤维束的位置、形态。结果应用DTI纤维束成像可以清晰准确地描绘脑白质内主要神经纤维束的解剖图谱,包括联络纤维如弓形纤维、钩束、扣带束、上纵束和下纵束,连合纤维如胼胝体、前连合和穹隆,投射纤维如锥体束、视放射、内侧丘系等。DTI纤维束成像结果与已知解剖知识、中国可视化人体断面图像具有很好的一致性。结论应用DTI纤维束成像可以清晰准确地描绘脑白质内主要神经纤维束的解剖图谱,其结果与中国可视化人体断面图像、已知解剖知识是一致的,应用DTI纤维束成像研究脑内纤维连通性是可靠的。

盆腔动脉三维重建研究及其临床意义

目的采用中国数字化可视人数据集中的女性盆腔数据建立盆腔内主要动脉的三维可视化解剖模型,从多方位、多角度对盆腔内动脉的空间结构进行立体显示。方法应用首例中国女性数字化可视人体数据集,运用3D-DOC-TOR软件,在计算机上实现盆腔内主要动脉解剖结构的三维可视化。结果成功建立了盆腔内主要动脉解剖结构的三维可视化模型,该模型能进行任意方位的旋转,能清晰地显示出各个方位的解剖结构。结论可视化盆腔动脉三维重建模型为盆腔微创手术和盆腔血管内介入治疗的开展提供了准确的形态学依据,为虚拟手术奠定了基础。

臂丛神经的断层解剖观察与可视化研究

目的建立臂丛的三维可视化模型,立体显示臂丛的组成和走行。方法选取首例中国数字化可视人体数据集中第4颈椎上缘至第4胸椎上缘的连续薄层断面图像。运用3D-DOCTOR软件,在P4微机上分割重建臂丛、脊髓、锁骨、锁骨下动静脉和腋动静脉等解剖结构并立体显示。结果在薄层断面上连续观察了组成臂丛的神经根、干、股、束的位置,成功重建并立体显示了臂丛的组成及其与锁骨、血管等解剖结构的位置关系,建立了臂丛神经的三维可视化模型。结论中国数字化人体数据集能够提供完整精确的臂丛神经薄层断面数据,在此基础上分割重建的臂丛三维可视化模型,真实的显示了臂丛神经的组成、走行及其与邻近结构的位置关系。

女性盆腔的可视化研究及其意义

目的 建立中国女性盆腔三维可视化数字模型。方法 应用首例中国女性数字化可视人体数据集,在VRM计算机平台上进行女性盆腔的可视化研究。结果 成功建立了三维可视化女性盆腔模型,该模型能进行任意方位的旋转,可进行连续的任意角度的切割,并能清晰地显示出各个方位切割面的断面解剖结构。结论 可视化女性盆腔能够提供各个方位、完整而准确的薄层断面数据,为妇产科及外科手术治疗提供了准确的形态学依据,为虚拟手术奠定了基础。

不同功能位颞下颌关节盘MRI对比研究

目的 了解颞下颌关节盘在关节运动中的动态变化 ,为临床影像诊断提供形态依据。方法 筛选 11具牙列整齐、磨牙完整的新鲜中青年尸头及 2例健康青年志愿者 ,分别行大张口位、下颌前移位、侧移位及闭口位MR扫描。采用Plastination技术将闭口位标本制成横断、斜矢状及斜冠状位三个方位的连续薄层断面标本 ,比较不同功能位关节盘的断层影像表现。结果 大张口位、下颌前移位及下颌侧移位的平衡侧关节盘不同程度地向前移位 ,关节盘后带变为凹盘或三角状以适应关节结节的形态 ;下颌侧移位的工作侧关节盘移位不明显。结论 颞下颌关节不同功能位时关节盘与髁突、关节窝的关系表现不同。关节盘后带形态变化较大 。

颞下颌关节盘的解剖形态及三维重建研究

目的 探讨颞下颌关节盘的形态特点及其临床意义。方法 观察 3 2例颞下颌关节盘的大体形态 ,测量前、中、后带关节盘内、中、外 1 3的厚度 ,对关节盘及骨性关节面结构进行三维重建。结果 关节盘形态表现横椭圆形 ,上、下形态不一致性。关节盘周围厚 ,中间薄 ;后带最厚 ,其中部最厚 ,中带最薄 ,中、外部最薄。有 1个关节盘穿孔。重建显示关节盘形如帽状 ,适应骨性关节面的形态。结论 关节盘的形态与其所承受的压力有关。三维重建有助于全面认识颞下颌关节盘形态及功能 。

利用Mimics软件构建人颅骨缺损区植入体的参数设置研究

目的对Mimics软件内构建颅骨缺损区植入体模型的参数设置进行研究,以提高缺损区植入体设计的精确度。方法将30个行颅骨修补术的缺损头颅随机分为2组,利用CT扫描获得这些头颅的薄层图像并导入Mimics软件,在输入插值30,光滑因子0.8的参数(单纯光滑组)和输入相同参数并加入缩减补偿程序(光滑补偿组)后采用镜像技术构建两组缺损区的植入体模型。分析两组植入体表面积与其原始表面积之间是否有差异,并观测两组行颅骨修补术的平均手术时间和钛钉使用数量。结果 Mimics软件内单纯光滑组的植入体表面积(3 863.0±306.5)小于其原始表面积(4 029.8±392.4)(P<0.01),而光滑补偿组的植入体表面积(4 149.9±341.4)与其原始表面积(4 157.1±335.8)基本一致。光滑补偿组的平均手术时间和钛钉使用数量比单纯光滑组明显减少(P<0.05)。结论在Mimics软件内设计颅骨缺损区植入体需注意将缩减补偿程序纳入重建参数,使得到的钛网更好地与缺损区相吻合。

子宫脱垂患者骶主韧带MR三维重建模型的研究

目的通过盆底磁共振成像(MRI)建立三维重建模型,将子宫脱垂患者骶韧带(uterosacral ligaments,USL)和主韧带(cardinal ligaments,CL)测量各参数与健康女性比较,探讨骶主韧带解剖改变的主要几何参数,从MRI三维重建角度客观评价子宫脱垂的各种盆底重建术。方法选择2010年10月至2011年10月确诊为子宫脱垂患者20例为研究对象,选取健康女性20例为对照组。对2组进行盆底MRI薄层扫描建立图像集,在计算机三维重建软件上行骶主韧带及盆腔器官三维重建,测量并比较2组骶主韧带起止点、长度、体积、骶韧带弯曲度、骶韧带之间角度、同侧骶主韧带角度等参数值的变化。结果子宫脱垂患者组骶韧带长度小于对照组(P<0.05),骶韧带角度大于对照组(P<0.05),主韧带测量参数无显著性差异。20例子宫脱垂患者中骶韧带起自骶骨2例(10%)、尾骨肌/骶棘韧带复合体16例(80%)、坐骨棘2例(10%);插入宫颈8例(40%)、阴道2例(10%)、宫颈和阴道10例(50%);主韧带起自同侧骨盆侧壁坐骨大孔,8例插入到宫颈(40%),4例到阴道(20%),8例到宫颈和阴道(40%);健康对照组中骶韧带起自骶骨6例(30%)、尾骨肌/骶棘韧带复合体13例(65%)、坐骨棘1例(5%);插入宫颈6例(30%)、阴道2例(10%)、宫颈和阴道12例(60%);主韧带起自同侧骨盆侧壁坐骨大孔,8例到宫颈(40%),2例到阴道(10%),10例到宫颈和阴道(50%)。结论 MRI三维重建能清楚显示盆底器官与子宫骶主韧带解剖关系及三维几何量化关系;骶韧带之间角度、骶韧带长度是子宫脱垂病变的重要参数,主韧带解剖几何参数变化与子宫脱垂无显著性意义,治疗子宫脱垂各种盆底重建术的中心是骶韧带重建。

男性盆底可视化研究

目的 建立中国人体男性盆底局部可视化数字模型。方法 应用首例中国数字化可视人体数据集 ,在SGI工作站上对盆底解剖结构进行计算机三维重建及立体显示。结果 肛提肌由四部分组成 ,在薄层断面图像上可通过其所在不同层面和肌肉纤维走行方向清楚地将它们分开。盆底三维重建图像能够清晰显示盆底肌肉与骨性结构、膀胱、前列腺及直肠等的三维解剖关系。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 首例中国数字化可视人体数据集能够提供完整精确的断面数据 ,盆底可视化模型准确反映该区复杂的解剖结构及空间毗邻关系 。

Web环境下人体数据集三维可视化初步研究

目的使用可视化工具包(theVisualizationToolKit,VTK)的重建算法对中国可视化人(Chinesevisiblehu-man,CVH)数据集进行重建,结合虚拟现实建模语言(virtualrealitymodelinglanguage,VRML),互联网环境下实现远程访问并对重建结果进行交互操作。方法应用数字化可视人体数据获取技术,对双侧肱骨图片进行三维重建,生成基于网络的立体结构。结果重建出双侧肱骨的三维立体图像,在网络浏览器窗口能任意角度和比例大小对它们进行观察,清楚显示了其空间位置关系。结论本研究以VTK和VRML为基础,实现CVH数据集三维可视化重建,为深入研究和实现更多解剖结构可视化以及科学计算提供支持,也为解剖远程网络教学提供了范例。

基于VTK的数字肠道可视化和位置映射研究

目的建立表面重建三维数字肠道和肠道位置映射模型。方法利用第2套中国虚拟人数据集的彩色断面图像手动分割出肠道,再在VC++环境下借助可视化工具包VTK进行表面重建和肠道相对位置映射功能实现。结果系统的实现功能包括:①虚拟人体肠道的面绘制,其中实体颜色、透明度、背景颜色、网格删减系数、表面平滑次数和光线效果等参数可以设定,以达到不同的面绘制效果。②具有旋转、平移、缩放和正交视图等方便的交互式操作。③从三维空间坐标到肠道相对位置的映射。结论此系统可以独立运行,具有较强的可移植性和扩展性,可应用于肠道内的定位,教学和科学研究提供了一个辅助的演示系统。

开、闭口位颞下颌关节的塑化断层、磁共振形态对比研究

目的 了解颞下颌关节在不同运动位置时的形态改变。方法 选择 7具牙列整齐、磨牙完整的新鲜中青年尸头 ,摆置成牙尖交错咬合闭口位、大张口位 ,MRI扫描后采用生物塑化 (plastination)技术制成横轴位、斜矢状位、斜冠状位的连续薄层断面标本 ,比较开、闭口位关节的形态变化。结果 大张口位时 ,关节盘受盘韧带、翼外肌的影响 ,随髁状突向前下移位 ,其形态适应骨性关节面的形态发生改变 ,盘移动度不及髁状突 ;关节周围血管呈网状分布 ,明显扩张状。