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正中神经显微结构三维可视化研究
目的 将正中神经干全长作连续冰冻组织切片,采集系列切片的神经二维信息,开发3D Nerve可视化系统,实现正中神经内部显微结构的三维可视化.方法 取新鲜成人尸体正中神经标本,作好定位并标记、OCT包埋、采用连续冰冻组织切片、染色、用扫描仪获取切片染色前后的连续的正中神经断面二维信息数据库,开发并应用3D Nerve可视化系统.结果 通过3D Nerve可视化系统观察发现,在不同断面正中神经神经束的数量、位置以及神经束内神经纤维的性质变化较大.在该系统中可在任意断面放大的视野下观察正中神经的显微结构,追踪各神经束在正中神经内的立体行径;重建的正中神经能在空间位置上绕任意轴作任意角度旋转,便于从不同的角度对各神经束的形态、空间位置及相互毗邻关系进行观察,从而动态地展示正中神经内部的复杂结构.结论 正中神经3D Nerve可视化系统真实地再现正中神经干全长及其内部各神经束和束组的三维立体结构,可为临床修复正中神经损伤提供精确的断层解剖图像.
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口腔种植计算机术前规划系统的建立与应用
目的:建立口腔颌面计算机术前规划软件系统并进行初步应用.方法:将患者的三维CT数据输入计算机,经空间几何算法、计算机图形学方法及专用语言处理和分析,建立颅颌面骨三维可视化模型,并以Visual C++6.0和Visualization Toolkit(VTK)(Kitware)为平台,开发牙列缺损、缺失以及颌骨缺损后应用计算机进行术前评估和种植体植入模拟的应用软件系统.结果:根据临床各种功能需求,建立了针对口腔种植和颅颌面缺损种植修复的系统规划程序.结论:该系统能够实现口腔种植和颌骨缺损种植的术前评估以及各种类型种植体的植入设计与修复,为临床种植提供指导.并为后续基于CT数据的精确导向奠定了基础.
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三维可视化术前宣教对正颌患者心理状况的影响
目的:研究三维可视化术前宣教对正颌患者焦虑及抑郁心理的影响.方法:选取2015年12月-2016年6月于上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔颅颌面科行正颌手术治疗的患者240例,随机分为试验组及对照组,每组120例.术前对试验组患者采用三维可视化术前宣教方法配合常规术前书面宣教,对照组患者仅采用常规书面术前宣教.宣教后,填写调查问卷,包括一般情况调查表、SAS焦虑自评量表及SDS抑郁自评量表.采用SPSS17.0软件包对2组患者的自评量表结果进行统计学分析.结果:2组患者的一般情况包括年龄、性别、教育程度、职业的差异均无统计学意义(P＞0.05),具有可比性.对照组分别有9例患者出现术前焦虑,11例患者出现术前抑郁;试验组分别有1例患者出现术前焦虑,1例患者出现术前抑郁.与对照组相比,试验组术前出现焦虑患者人数下降6.7％(P＜0.05),术前出现抑郁患者人数下降8.3％(P＜0.05).结论:三维可视化术前宣教有助于改善正颌患者术前焦虑及抑郁心理,降低患者出现术前焦虑及抑郁的几率,促使患者能以良好的心态面对手术.
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基于CT建立早期退变腰椎活动节段的三维有限元模型
目的:基于CT建立了脊柱L4-5活动节段早期退变的三维有限元模型,并对其进行力学性能测试.方法:选择1名39岁慢性下腰部疼痛的中国女性志愿者作为模拟对象,对其脊柱L4-5节段进行层厚0.75 mm的连续扫描,共获得CT断层图像138幅,获取用于建立三维模型的相关数据.将CT扫描的腰椎图像结合人体解剖学数据通过mimics 10.0软件建模形成L4-5运动节段的三维模型后,结合CAD软件CATIA对该活动节段进行数据优化,并形成实体模型.将模型数据导入有限元分析软件Patran转换成有限元模型.模拟中立位该节段的受力环境,将4个100N力以结点负荷形式分别施加于L4椎体旋转轴等距离的内前外后部椎体结点,以观察验证该模型的准确性.结果:建立了腰椎早期退变的L4-5节段的有限元模型,模型总节点数为27 130个,单元数113 834,其中包括Solid单元113 153个,Area 161个,Link单元520个,力学测试显示负荷在椎间盘分布不均,薄弱的纤维环后部受力增加.结论:通过CT断层扫描、图像数字化处理及计算机辅助设计等方法,可以以自动化程度较高的方法建立腰椎早期退变活动节段的高精度三维有限元模型,用于脊柱生物力学的进一步研究.
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成年大鼠脑内具有神经生发功能的脑室下区细胞核三维数字化形态观察
目的研究成年大鼠脑内具有神经生发功能的侧脑室外侧壁脑室下区(subventricular zone, SVZ)和室管膜(ependymal layer, EL)各种细胞的形态学特征及其空间排布规律.方法采用半薄切片染色技术和计算机三维重建技术,利用3D Slicer工具软件构建SVZ-EL区各细胞核三维表面模型,并建立相应的数据库.结果①在EL,主要是体积较大且呈球形的成熟室管膜细胞核;另有体积更大的球形细胞核贴近室管膜细胞深方;此外,还有体积较小而形状不规则的细胞核散在镶嵌于室管膜细胞之间.②在SVZ,可见特异性的同型细胞核聚集现象,此类细胞核体积较大且都呈椭圆体,具有迁移中成神经细胞核特征,故称之为成神经样细胞核.它们有的邻近EL、有的邻近纹状体,其周围的细胞核分属不同类型;另有散在分布的大而似球体的未分化细胞特征性细胞核,它们与聚集的成神经样细胞核间无特定空间位置关系.此外,还有大量散在分布的中、小型不规则细胞核.结论在SVZ-EL区含有不同类型细胞核,其中成神经样细胞核呈聚集分布,但其周围没有特定结构包裹现象.此外,本研究实现了成年哺乳动物脑内神经生发区SVZ细胞核形态及其空间位置的数字化,可作为进一步研究SVZ神经生发的基础.
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三维可视化指导胰十二指肠切除术治疗胰腺癌
0引言近年来我国胰腺癌的发病率呈上升趋势,其5年生存率仍低于6%[1].在确诊胰腺癌的患者中,仅20%可行根治性手术治疗[2].因此,术前准确评估肿瘤与血管的关系对判断肿瘤的可切除性有重要意义.随着数字医学技术的发展,三维可视化系统(如medical image three-dimensional visualization sys-tem,MI-3DVS)的出现,可快速将CT二维(2D)图像转化为3D可视化图像应用于肝胆外科疾病的诊治[3].现将南京军区南京总医院采用三维可视化术前评估胰腺癌患者的可切除性、解剖变异及与术中情况对比进行阐述;同时就这一技术的局限性进行讨论,以期为三维可视化及3D打印技术在胰腺癌行手术治疗中的应用提供借鉴.
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三维可视化技术在大肝癌精准化切除中的应用效果观察
目的 观察三维可视化技术在大肝癌精准化切除中的应用效果.方法 选取拟行根治性肝切除术的大肝癌患者43例.患者术前均接受增强CT检查,应用Arigin三维重建软件构建大肝癌虚拟切除三维可视化模型.比较三维可视化模型与术中实际的肿瘤体积、手术切缘、肿瘤大径.结果 本组患者均顺利完成手术,且无术中及术后死亡病例.三维可视化模型与术中实际的肿瘤体积[(210.9±26.1)ml vs (211.8±26.2)ml]、手术切缘[(9.4±3.8)mm vs (8.5±3.7)mm]、肿瘤大径[(7.99±0.54)cm vs(7.12±0.58)cm]比较差异均无统计学意义(均P＞0.05).结论 三维可视化技术有助于大肝癌的精准化切除,能为肿瘤与相邻组织之间的空间关系提供可靠的术前三维视图.
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胰头癌三维可视化精准诊治专家共识
胰头癌三维可视化技术可为术前准确诊断、可切除性评估和个体化手术方案规划提供决策.胰腺三维打印实现了三维可视化图像向三维可视化物理模型的跨越式转变,可更好地指导复杂性胰头癌精准手术.为规范三维可视化和三维打印在胰头癌精准诊治的应用,国内4个行业学术组织共同组织国内相关领域的专家编写了本共识.共识从胰头癌的术前评估、CT数据采集方法、三维可视化模型构建、三维可视化可切除性评估临床分型、仿真手术、三维打印、三维可视化指导胰头癌精准手术治疗、可切除性评估的术中检验和三维可视化对胰头癌其他治疗手段9个方面提出了建议,以供正在开展或准备开展胰头癌三维可视化的医师参考.
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三维可视化技术测定中国正常成人脾脏体积的研究
目的 运用三维可视化技术测定中国正常成人的脾脏体积.方法 本研究收集来自上海全景医学影像中心200例正常体检者(男性121例,女性79例)的薄层CT图像及原始DICOM数据,并应用三维可视化技术进行三维成像,测定脾脏体积.结果 (1)正常成人脾脏体积为(185.1 +87.43)ml,正常男性的脾脏体积为(201.37±96.37) ml,正常女性的脾脏体积为(160.19±64.62) ml,男性平均脾脏体积大于女性平均脾脏体积(P＜0.01);(2)成年男性93.38％的脾脏体积分布在50 ～350 ml,成年女性约87.34％的脾脏体积分布在50～250 ml;(3)传统公式计算的脾脏体积误差为-15.76％(-50.69％,44.26％),其计算结果在总体、男性、女性中均与三维可视化结果存在差异(P＜0.01);(4)脾脏长径可解释62.4％的脾脏体积变异,不能满足精准医疗的要求.结论 (1)采用三维可视化技术精准测定的正常脾脏体积可作为临床上成人脾脏体积的参考;(2)传统体积公式法误差大,脾脏二维参数不能精准反应脾脏体积,应采用三维可视化技术测量脾脏体积取代以往的二维脾脏评估法.
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提高壶腹周围癌术前定性诊断的方法及意义
壶腹周围癌(Periampullary carcinoma)是指起源于Vater壶腹2cm以内(即胰腺头颈部、胆总管末端、Vater壶腹、十二指肠乳头及周围黏膜)的恶性肿瘤[1-2].这些来源不同的肿瘤,因其特殊的解剖部位、类似的临床表现、相同的治疗方法、甚至在术中也难以将其截然区分,故统称为壶腹周围癌.临床上主要包括胰头癌(约占60％)、胆总管下段癌(约占20％)、壶腹癌(约占10％)和十二指肠乳头癌(约占10％)[3].壶腹周围癌占消化系统恶性肿瘤的5％,其死亡率高居肿瘤死亡的第四位[4].近年来,国内外壶腹周围癌的发病率均有明显上升,因此壶腹周围癌仍然是临床研究的重点.
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大脑额上沟的三维重建与可视化
目的：：建立健康成人活体MR图像的大脑额上沟三维可视化模型，为探究额上沟的解剖结构特点及脑立体定向手术应用。方法：选取1名健康成年女性颅脑薄层MR扫描数据，将数据导入3D-Doctor软件，利用手动分割方法建立三维可视化模型并用不同颜色进行标记。结果：构建了大脑额上沟的三维可视化模式图，模式图成功显示了大脑额上沟、侧脑室及脑表面的立体形态以及与周围脑组织的结构关系。结论：大脑额上沟的三维可视化模型对额上沟解剖结构的识别、脑立体定向手术设计有重要价值。
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成人大脑颞平面的三维重建及三维可视化
目的:建立健康成人活体MR图像的大脑颞平面三维可视化模型,探讨颞平面的解剖结构特点.方法:选取1名健康成年男性颅脑薄层MR扫描数据并导入Able Software 3D-Doctor软件,用手动分割方法建立三维可视化模型并对相关结构赋予不同标记颜色.结果:成功构建大脑颞平面的三维可视化模式图,成功显示大脑颞平面、侧脑室及脑表面的立体形态以及与周围脑组织的结构关系.结论:大脑颞平面三维可视化模型的建立对颞平面解剖结构的识别和脑立体定向手术设计有重要价值.
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基于1H-MRS脑胶质瘤影像病理分区及三维可视化模型构建的方法学研究
目的:研究氢质子磁共振波谱分析(1H-MRS)在脑胶质瘤及周边脑组织的病理分区、边界分割及组织差异化的三维重建方法.方法:选取5例拟诊为脑胶质瘤的患者,术前先行T1WI、T2WI及增强扫描,增强后行1H-MRS检查、分析,并与术后病理结果进行对照,根据多种代谢产物水平对胶质瘤进行分级及胶质瘤与周边脑组织分区.选取1例胶质瘤扫描数据以Dicom3.0格式导入3D-Doctor软件,人工分割肿瘤区、坏死区、水肿区、大脑表面,分别以不同颜色标示,以复杂面重建方法对上述结构同时进行三维重建.结果:利用1H-MRS对胶质瘤的肿瘤区及周边区域进行了大体分区,并且于术前对肿瘤进行的良恶性分级与术后病理结果相符.成功重建了肿瘤区及周边脑组织在整脑中的三维可视化模型,模型可以任意方位旋转,从不同角度再现了肿瘤的三维形态及在大脑中的空间位置,以及它们之间的相互位置关系.结论:脑胶质瘤采用1H-MRS的Cho/Cr、NAA/Cr、NAA/Cho大代谢物比值结合常规MRI对胶质瘤诊断及对胶质瘤进行无创性分级、分区是可行的.胶质瘤的三维可视化模型的构建,展现了肿瘤在活体脑中的三维空间结构及毗邻关系,为脑内占位性病变的重建和观测提供了重要的方法.对立体定向外科制定手术入路、介入放射制定放疗计划及医学教学都有很大的应用价值.
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医学图像三维可视化技术及其新进展
作为目前计算机视觉领域的一个研究热点，医学图像三维可视化在诊断医学、手术规划、模拟仿真等领域都有重要的应用。本文在广泛研究国内外相关文献基础上，对医学图像三维可视化技术及其新进展进行总结阐述。主要对医学图像三维可视化的过程以及各过程中所使用的一些关键技术及其新进展进行了介绍。
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三维可视化技术在儿童髋发育不良中的应用进展
髋关节做为全身大的承重关节,其关节的形态以及功能对于生长发育中的儿童起着重要的作用.但是由于其空间立体结构复杂,如何正确的认识髋关节的结构一直是临床医务工作者亟待解决的问题.且对于提高儿童髋发育不良的全面认识,规避手术风险,改善生活质量具有越来越重要的意义.
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人体正中神经内部显微结构的三维重建与可视化研究
[目的]探索应用计算机处理人体正中神经全长连续冰冻组织切片的二维图像信息,开发3DNerve神经三维可视化系统,重建人体正中神经内部显微结构并实现三维可视化.[方法]取新鲜人尸正中神经标本1例,以人长发为定位线、OCT包埋剂包埋、采用连续冰冻组织切片、乙酰胆碱脂酶组织化学法染色、高分辨率扫描仪获取二维数码信息后、应用3DNerve对正中神经显微结构进行三维重建.[结果]正中神经在不同断面神经束的数目、位置以及神经束内神经纤维的性质变化较大.连续断面观察显示各神经束均是混合束,未见有纯粹的感觉束或运动束的出现.通过3D Nerve可在任意断面放大的视野下观察正中神经的显微结构,追踪各神经束在正中神经内的立体行径.从而动态地展示正中神经内部神经束的复杂结构.[结论]重建的正中神经三维可视化真实地再现正中神经干全长及其内部各神经束和束组的三维立体结构,可为临床修复正中神经损伤提供精确的断层解剖图像.
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以血管为轴心的巨块型肝脏肿瘤三维可视化术前规划和诊疗
肝脏肿瘤起病隐匿,早期症状不明显,就诊时肿瘤多数生长巨大.三维可视化、虚拟现实、3D打印、吲哚菁绿(indocyanine green,ICG)分子荧光影像技术等数字医学技术对巨块型肝脏肿瘤进行以血管为轴心的术前规划及诊疗,在制定个体化手术方案、精确测定残肝体积、术中界定肿瘤边界和降低手术并发症等方面发挥着积极作用,实现了巨块型肝脏肿瘤解剖性、功能性、根治性的手术治疗.
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三维可视化技术与公式法测定肝脏肿瘤体积的对比研究
目的 比较肿瘤体积计算公式与三维可视化技术测得肿瘤体积的差异性,探讨目前医学研究中广泛应用的公式法还能否满足精准医疗的需求.方法 ①根据阿基米德原理,通过排水法验证三维重建脏器体积的准确性;②收集来自海军军医大学东方肝胆外科医院的200例肝脏肿瘤病人的薄层CT图像及原始DICOM数据,采用三维可视化技术进行肿瘤体积计算(结果记为V4).两位外科医生采用传统方法测量肿瘤长径(A)、宽(B)、高(C),用三种公式[V=AB2/2、V=ABC/2和球体公式V=4/3×π×(A/2)3]计算肿瘤体积,结果分别记为V1、V2、V3(第一位测量者)和V5、V6、V7(第二位测量者).结果 ①三维重建的预切除肝脏体积与排水法测定的真实切除体积高度相关(P＜0.01).②不同公式法与三维可视化技术测定的肝脏肿瘤体积在总体上有较大误差(均P＜0.05);AB2/2、ABC/2两种公式与三维可视化结果在男性组、女性组、A≤3 cm组、3 cm＜A≤5 cm组、5 cm＜A≤10 cm组、A＞10 cm组差异均有统计学意义(均P＜0.05);球体公式在3 cm＜A≤5 cm组中V3、V7与V4的差异均无统计学意义,5 cm＜A≤10 cm组中V3与V4差异无统计学意义,其余差异均有统计学意义(均P＜0.05).③AB2/2、ABC/2公式结果普遍小于V4,误差多在30％左右,球体公式误差波动大,V3误差大达232.43％,V7大达243.07％.结论 公式法不能准确反映肿瘤体积,未来的疗效评价研究应当采用三维可视化技术动态评估肿瘤体积.
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基于断层扫描的兔坐骨神经显微结构三维可视化研究
目的 探讨采用显微断层扫描技术(Micro-CT)采集新西兰大白兔坐骨神经断层数据,通过Mimics三维可视化软件实现兔坐骨神经内部显微结构的三维可视化.方法 取新西兰大白兔坐骨神经组织标本,A、B组分别用1％、5％ Lugol's液对其染色,显微镜下观察记录分别A、B组在0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5h时间点上神经染色情况,通过Micro-CT采集A、B组神经断层数据,观察选择其中合适的染色参数.4个标本采用Mimics 17.0软件重建兔坐骨神经神经显微立体结构.结果 A组兔坐骨神经标本在染色2.5h可获得较为真实、清晰的显微三维结构显示效果.Mimics软件观察测量提示新西兰大白兔坐骨神经主要分3组神经束,重建模型测量横截面面积平均分别为0.425、0.038、0.242 mm2.可在任意断面放大观察坐骨神经显微结构,追踪3组神经束立体行径相对固定.结论 基于断层扫描的兔坐骨神经显微结构三维可视化系统能较清晰、真实地反映兔坐骨神经内部结构,可为周围神经虚拟三维重建技术提供新方法及可行性依据.
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数字医学在肝胆胰外科精准诊疗中的应用
数字医学三维可视化技术为肝胆胰疾病的精确诊疗、治疗方案的选择和手术前的评估等带来了全新的思路,不断地改变着外科医师对疾病的诊治模式,实现了肝胆外科的解剖数字化、诊断程序化和手术可视化,犹如给外科医师戴上了“三维透视眼”.随着数字医学技术的快速发展及广泛应用,肝胆胰外科进入精准诊疗的3D时代.
