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生物组织三维图像分割与分析测量技术
本文提出一种基于序列断层图像的三维重建,任意区域分割和分析测量的新方法.实现了花粉孢子、分子伴侣、病毒、以及头颅等图像的三维重建分析、测量与分割.实验结果表明本技术为生物医学的结构功能研究提供了新的技术手段.
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螺旋CT在脊柱髋膝部位创伤中的应用
螺旋CT三维重建技术临床应用广泛[1],在骨关节结构复杂、骨块互相重叠的胸腰椎、髋关节、胫骨平台等部位骨关节损伤中进行螺旋CT三维图像重建,可获得清晰的立体图像,对其诊断、治疗方法的选择、术后复查等有较高的临床应用价值.
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满三维图像重建的卷积反投影算法
本文用构造δ序列的方法,给出了一种n维Radon变换反演的卷积反投影算法,证明了该算法在图像的连续点收敛于原图像,当n=2时,就是广泛用于图像重建的卷积反投影算法,由此也给出了卷积反投影方法收敛性的另一种推导.当n=3时,是新的满三维重建的卷积反投影算法,由于三维反演公式具有局部性,该算法对研究三维局部重建有启示.并基于三维情形,利用模拟数据进行了数值仿真,说明该算法是一种有效的三维图像重建算法.
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三维超声成像的实验研究
二维超声实时成像,使检查者能够清晰地观察脏器的径线大小,形态轮廓,内部结构,但其仅能显示脏器的断面图,对了解脏器的立体结构仍有困难,本文采用三维超声成像技术对不同形状人体标本进行三维图像重建,并与二维图像和实物对照.现将结果报告如下.
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计算机辅助导航系统在骨肿瘤方面的治疗进展
计算机辅助导航系统(computer assisted navigation system,CANS)是近年来外科领域发展迅速的一项新成就,其结合了外科机器人,三维图像重建,计算机辅助成像和计算机模拟操作等相关技术.计算机辅助技术在骨科手术中的具体应用被称为计算机辅助骨科手术(CAOS),因其精确性、安全性及快速性的特点而在骨科各领域已得到广泛应用[1].然而在治疗骨肿瘤方面却应用不多,但具有巨大的发展潜力.近年国内外报道通过导航系统不但可以治疗良性肿瘤,而且在恶性肿瘤方面也比传统手术更有独特的优势.为此我们回顾了相关文献,对计算机辅助外科手术在骨与软组织肿瘤方面的进展进行综述.
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快速成形技术在上颌埋伏牙诊断和治疗设计中的临床应用
埋伏牙是口腔临床中较常见的牙齿发育异常.精确的定位诊断和准确的治疗实施是埋伏牙病例成功治疗的关键.笔者对3例上颌埋伏牙患者,应用螺旋CT进行三维图像重建,用快速成形技术(rapid prototyping,RP)加工出埋伏牙所在牙列、颌骨与上颌窦的树脂模型,以辅助临床诊断和治疗.
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螺旋CT重建功能与诊断价值的探讨
螺旋CT(spiral CT,SCT),1989年投入临床使用,仅有10 a的历史[1],由于其既可做床进式常规扫描又可做螺旋规迹匀速前进的容积扫描,在工作站上应用不同的软件可行多种二维与三维图像重建,使传统的CT轴位成像演进为任意方位成象[2],开辟了CT血管造影(CTA)、CT胆道造影(CTC)、CT仿真内窥镜成像(CTVE)等新的检查方法,拓宽了CT在临床诊断中的应用范围,提高了CT诊断准确率。
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颌面部外伤CT螺旋扫描三维重建图像50例分析
颌面部因解剖结构复杂,X线片检查影像重叠,易发生漏诊、误诊[1,2],故单纯X线片难以明确骨折定位情况,单纯CT轴位扫描观察多发骨折也具有局限性[3].笔者通过分析50例颌面部外伤患者CT检查后行三维图像重建观察骨折情况,进一步探讨螺旋CT三维成像技术在颌面部外伤中的应用方法和价值,以期指导后期工作,现报告如下.
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经食管三维超声心动图在主动脉瓣疾病中的应用
1974年,Dekker等报道经胸心脏三维图像重建,静态三维( three-dimensional echocardiography,3DE)诞生.1994年,多平面经食管超声和容量显示法进行心脏三维图像重建,实现了动态3DE.2007年,高分辨率经食管实时三维超声心动图( real-time three-dimensional transesophageal eehocardiography,RT-3D-TEE)系统的诞生,对心脏瓣膜疾病的超声诊断具有划时代的意义[1].本文就RT-3D-TEE在主动脉瓣疾病的应用进行综述.
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三维旋转数位减影血管造影和三维图像重建技术在内脏动脉瘤介入治疗中的应用
目的:评价三维旋转数位减影血管造影(digital subtraction angiography ,DSA)和三维图像重建技术在内脏动脉瘤介入治疗中的应用价值。方法:选择2007年1月—2015年8月在复旦大学附属中山医院介入治疗科于介入栓塞治疗前行三维旋转DSA和三维图像重建的内脏动脉瘤患者25例,应用Siemens Artis DTA或Philips Allura F20 DSA机行靶血管的三维旋转DSA并进行三维图像重建,与常规二维DSA进行对比。结果:25例患者中肝动脉瘤8例,脾动脉瘤10例,胃十二指肠动脉瘤3例,肾动脉瘤3例,胰十二指肠下动脉瘤1例。所有患者三维旋转DSA 均获得成功,技术成功率100%。三维旋转DSA和三维重建图像均能清楚显示动脉瘤的载瘤动脉直径、瘤颈和瘤腔等解剖学信息。25例患者共发现30个动脉瘤。常规二维DSA仅明确诊断了30个动脉瘤中的27个,而且15个动脉瘤瘤颈由于动脉瘤瘤腔较大重迭或靶血管扭曲未能清楚显示。结论:与常规二维 DSA相比,三维旋转DSA和三维图像重建能更精确地显示内脏动脉瘤的解剖信息,特别是对瘤颈的显示,从而可为介入诊断及治疗提供更精确的图像。
关键词: 三维旋转数位减影血管造影 三维图像重建 内脏动脉瘤 解剖学评价 -
老年与青年股骨头内松质骨结构三维图像重建及力学性能测试研究
目的研究老年与青年股骨头松质骨的三维立体结构及力学性能.方法取股骨头标本38只,分成老年组20例,年龄在65~78岁之间;青年组18例,年龄在18~29岁之间.在股骨头致密区(负重区)和稀疏区(非负重区)各截取软骨下3mm处7mm×7mm×5mm松质骨各一块作松质骨结构的计算机三维图像重建研究.在股骨头致密区(负重区)用环钻纵向钻取软骨下3mm处直径8mm、高10mm的松质骨柱,用以松质骨力学性能测试.结果重建后的三维立体图像老年组较青年组明显稀疏;青年组松质骨试件的弹性模量、能量吸收、屈服强度、极限强度和极限应变等六项指标均明显高于老年组(P<0.01~0.001).两组干重骨量有显著性差异(P<0.05),表观密度也有显著性差异(P<0.05).结论老年人松质骨的结构质量和骨量均比青年人低,其股骨头松质骨力学强度明显下降,这是老年人易致髋部骨折的原因之一.
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无创吸入式麻醉精准肺野照射装置在小鼠肺损伤研究中的应用
目的 探索小鼠放射性肺损伤模型中大批量、快速、低成本实现全肺野精准照射的有效方法,普及这一重要放射生物学模型在多领域的应用.方法 采用8 ~10周龄C57BL6雌性小鼠,使用micro-CT三维重建图像进行肺部解剖学参数测量并确定放射野范围(n=12).结合标准化胸腔暴露及固定、无刨通气麻醉等手段建立“一体化”麻醉、固定、定位装置,借助常规医用直线加速器完成批量小鼠精准肺野照射.结果 小鼠CT图像三维重建后在冠状位与矢状位图像上确定肺结构的解剖位置与尺寸平均值.并进一步根据小鼠呼吸频率及幅度确定受呼吸频率影响的肺野上界、中线和下界,并将测量值标记于专门设计的肺野照射装置用来指导实际操作.本装置大致可分为小鼠固定架和麻醉通气系统两部分构成.固定架用以安置每排10只小鼠用弹力栓妥善固定暴露胸腔.照射中通过麻醉面罩全程给予异氟烷混合气体,确保实验过程中小鼠处于深度麻醉以及均匀呼吸动度.结论 本研究设计的集麻醉、固定、定位为一体的“弹匣式”小鼠肺野照射装置,可显著增加胸部放射实验的准确性、简易性、安全性、稳定性和高效性.大幅减低实验成本和对高端辐照设备的依赖,具有一定的实际应用及推广价值.
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螺旋CT三维重建在复杂骨关节损伤的诊断价值
骨关节损伤在临床上常见,全面、直观地显示骨折、骨碎片的移位及关节脱位,有助于临床医生的术前诊断,从而选择佳的治疗方案.本文收集了42例复杂骨关节损伤的病例,行常规X线平片(平片),CT横断面(CT),CT三维图像重建(CT3D)检查,结合手术资料,比较三者的诊断应用价值.
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多层螺旋CT颅骨三维图像重建在颅骨骨折中的应用研究
目的 分析和对比多层螺旋CT(Multi-slice Spiral Computed Tomography,MSCT)与多层螺旋CT颅骨三维图像重建(Three dimensional reconstruction)在颅骨骨折中的影像表现,探讨多层螺旋CT颅骨三维图像重建在颅骨骨折中的临床应用价值.方法 收集2009年12月~2012年10月我院收治的300例急性颅脑外伤(traumatic brain injury TBI)检查资料,均于伤后6h内行多层螺旋CT及颅骨三维图像重建检查,检出颅骨骨折病例82例,将数据运用统计学方法分析,比较两种检查方法的差异.结果 多层螺旋CT颅骨三维图像重建在颅顶骨折(P =0.026)、颅底骨折(P=0.004)的检出率高于常规多层螺旋CT,具有统计学差异(P<0.05),并且有较高的特异性及敏感性.结论 螺旋CT颅骨三维图像重建在颅骨骨折的诊断中优于MSCT,具有可靠的临床价值.
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现实与虚拟互动的骨科生物力学研究方法探讨
目前常用的骨科生物力学实验方法大都利用新鲜人体标本进行力学测试,从而得出实验结果[1].这种实验方法的弊端现在逐渐显现出来.为得到一个令人信服的实验结果,通常要使用大量的人体标本,而现在人体标本来源的紧张限制了生物力学实验的大量开展,于是只能找其它动物的标本来代替人体新鲜标本进行实验,但由于物种差异的存在,在很大程度上影响了实验的准确性;另外在现实中不可能找到大量患有同一种疾病的标本,这样就又限制了对这些疾病的研究;还有由于仪器及技术的限制,现有的生物力学测试方法只能检测到人体标本外部的力学变化,但很难全面揭示标本各部分内在的相互作用机制,对于内部结构的位移及内在的应力变化仅凭病理过程猜测,缺乏客观的实验支持.采用三维图像重建后有限元分析的虚拟仿真实验可以解决这些问题[2].但长期以来虚拟仿真实验在骨科生物力学的应用,存在两大技术障碍:①三维重建后图像的动作跟踪精度不能满足生物力学实验的要求,②有限元分析缺乏强有力的实验支持.实现现实与虚拟互动的仿真实验,可以有效地解决这两个问题.
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三维图像重建中基于GPU的轮廓插值加速方法
目的:针对传统的的轮廓插值算法在CPU上计算效率低的缺点,将基于距离图像的轮廓插值算法做基于GPU的并行计算加速.方法:基于形状的插值算法主要过程有:(1)轮廓平移使上下两层原始轮廓图像的形心对齐;(2)对原始轮廓图像建立一个对应的标记图像;(3)对原始轮廓图像进行距离变换,得到有不同符号标记的距离图像;(4)对距离图像进行线性插值;(5)从得到的插值距离图像中提取出插值层轮廓;(6)将插值层轮廓回移.将轮廓插值算法中的距离变换过程进行GPU并行化,使距离图像像素标识与GPU线程标识一一对应.GPU的每个线程分别计算距离图像中的一个像素;从显存中读取标记与轮廓坐标,计算出小欧氏距离,并将有标记的距离结果保存在显存中,作为距离图像的一个像素.结果:测试表明,该方法在测验平台上加速高达到600倍.结论:该方法加速效果明显,满足实际应用中的实时交互要求.
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股骨髁旋转力线在三维重建图像中的测量
目的:比较正常膝关节CT三维重建图像中股骨上髁轴(外科上髁轴和临床上髁轴)及前后轴线在性别间的差异,以探讨在全膝关节置换中的临床价值.方法:对2007年6月-2008年5月本院骨科收治的80例患者共80个正常膝关节的CT资料,进行股骨远端三维图像重建,测量后髁角(PCA)、髁扭转角(CTA)、前后轴线的垂线与后髁轴线的夹角(PAPA),比较其在性别间的差异及个体的变异程度.结果:性别间的PCA[(3.48±1.11).vs (3.67±1.08).]、CTA[(5.29±1.04).vs(5.60±1.18).]及PAPA[(3.85±1.67).(4.03±2.32).]差异均无统计学意义(P>0.05),且PAPA的变异性较大,而PCA及CTA的变异系数较小(P<0.05).结论:股骨上髁轴线是全膝关节置换术股骨髁截骨的佳参照轴线,前后轴线在性别间无差异.
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三维图像重建技术在髁部严重畸形膝关节置换术中的应用
目的 探讨三维图像重建技术在髁部严重畸形膝关节行置换术时的应用.方法 术前对8例股骨髁严重畸形患者行膝关节三维图像重建,借助三维图像确定术中股骨假体外旋放置的角度,并以此角度行股骨髁外旋截骨,术后对患者进行随访.结果 所有患者术前膝关节HSS评分平均为(39.1±6.9)分,术后膝关节HSS评分平均为(80.8±15.4)分,治疗前后有显著统计学差异(P<0.01);术前关节活动度为41.9°±10.8°,术后关节活动度为109.6°±21.5°,治疗前后比较差异有显著性(P<0.01).结论 在髁部严重畸形膝关节行置换术时,术前行三维图像重建可为术中准确外旋放置股骨假体提供有效的帮助.
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螺旋CT及其图像后处理技术在外伤性骨折中的应用价值
目前,螺旋CT已被广泛应用于外伤性骨折的检查,其价值已日益受到临床和影像学方面的重视[1,3].螺旋CT不仅可以进行容积扫描和数据采集,而且容积数据还可进行任意间隔横轴位图像的重建,并进行较高质量的多平面图像重建(multiplanar reconstructions,MPR)和三维图像重建(three-dimensional reconstructions,3D),从而拓宽了螺旋CT在外伤性骨折方面的应用价值.本文将螺旋CT及目前常用的图像后处理技术应用于外伤性骨折的检查,旨在探讨重建技术在这方面的应用价值.
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AO重建钛板治疗髋臼骨折结合三维CT重建的评估
髋臼骨折类型复杂,治疗主要以手术治疗为主,力求解剖复位,有较好的治疗效果.我院自2000年2月至今对46例髋臼骨折患者除采用X线片检查以外,还采用螺旋CT扫描并进行三维图像重建,为骨折分型、是否进行内固定手术、选择怎样的术式和入路及术后复查提供了强大的影像学支持,取得了满意疗效.