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超高精度喉部切片图像数据集的建立
目的:建立一个超高精度的喉部切片图像数据集.方法:将新鲜人喉标本以改良川本法进行包埋,采用LeicaCM3600XP冷冻切片机以10 μm层厚进行连续切片,并用Nikon D750单反相机(2400万像素)对每个断面信息进行图像采集,分别以JPG和RAW格式储存.随后参照规则断面法,用Photoshop7软件裁剪所得图像进行尺寸校正和配准,以TIFF格式保存.结果:总计获得6 656张24位RGB原始图像,数据量为JPG格式97.5 GB,RAW格式174 GB,配准后图像终分辨率为40 μm/像素,数据总量107 GB.结论:联合改良川本法、高分辨率单反相机和规则断面法,能够获得超高精度切片图像数据集,为类似于喉的人体局部解剖精细数据集的建立提供了基础.
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PET与MRI图像融合对癫痫疾病诊断的研究
目的:将PET的功能代谢图像与MRI的解剖图像进行融合,来研究融合对临床诊断的意义.方法:对20例癫痫患者的PET图像与MRI图像进行融合来自动定位代谢变化区域.采用大互信息法来配准图像,二维和三维融合方法来融合图像并作了临床评估.结果:通过将功能信息映射到2D/3D解剖图像上后,23个代谢改变病灶被准确定位到20个癫痫患者相应的MRI图像上,其中MRI有相应异常改变的只有6例.结论:研究证明,图像的融合有助于更全面地了解病变的性质与周围解剖结构的关系,具有实际推广价值.
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眉间区表情肌的应用解剖与三维重建及其临床意义
目的 为眉间区除皱术提供表情肌解剖学形态学基础.方法 对6例(12侧)成人头部标本的降眉肌、皱眉肌、降眉间肌进行大体解剖,测量相关表情肌构筑数,照像留存.通过人工干预后进行CT扫描,简便快捷的建立三维模型,清晰的定位表情肌.结果 通过解剖,清晰地展示了眉间区域表情肌的形态学特点,并测量出其相关定位参数及肌重,成功地建立了眉间区域表情肌的三维可视化模型.眉间区域表情肌包括皱眉肌和眉间降肌,皱眉肌形态可分为两大类:横向型和斜向型,一般从眉毛形态即可辨识.其中,斜型按其形态又可分为:斜向单束型和斜向分束型.眉间降肌可分为降眉肌、降眉间肌,其形态及发育情况个体差异较大.结论 眉间区表情肌为肉毒素注射治疗眉间纹的目标肌肉,通过探讨眉间区表情肌解剖位置及形态特征,测量相关表情肌构筑数并简便快捷的建立三维模型,对个性化肉毒素除皱开展有临床指导意义.
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复杂性枕颈部畸形损伤三维可视化模型建立及手术模拟
目的 寻求建立复杂性枕颈部畸形三维可视化模型及手术模拟方法. 方法 取1名颅底凹陷症伴延髓受压,陈旧性寰枢关节脱位病人连续CTA动脉造影和MR脊髓造影断面图像,Mimics软件基于不同阈值对骨骼、动静脉、气管、甲状腺、喉软骨、脊髓等不同组织进行半自动分割和重建,三维化显示枕颈部畸形及周围相关解剖结构.并按经口咽入路寰枢关节松解复位,后路枕颈融合植骨内固定术进行术前模拟.结果 建立枕颈部畸形相关结构三维可视化模型,显示颈部重要组织结构三维空间位置关系,成功模拟复杂性枕颈部畸形前后路联合手术,并和临床手术结果得到验证.结论 枕颈部畸形三维可视化模型为临床手术提供直观的解剖形态学和术前模拟参考.
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颅面立体结构三维可视化研究及其意义
目的:为实现颅面结构三维可视化并对其全面、准确的定性和定量分析.方法:应用Visual C++ 语言设计开发出一个多功能应用软件包,其功能模块包括:三维重建、精确测量、电子解剖等.借助所开发的软件包,将面向多边形的表面绘制显示方法应用于颅面软组织、骨组织结构的三维重建研究. 结果: 由二维断层CT图像构建出颅面皮肤软组织和骨组织立体结构模型,其立体模型可旋转以利于不同角度的观察分析,可以任一剖面显示及操作其局部结构.结论: 为颅面外科临床提供了定性和定量诊断分析的新技术,实现了颅面电子解剖.为解剖学、人类学和医学美学研究提供了立体分析模型和新方法.
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三维可视化技术辅助复杂性肝切除术的应用价值
目的:探讨三维可视化技术辅助复杂性肝切除术的应用价值.方法:收集2015年8月到2016年3月的21例肝肿瘤患者资料,行上腹部CT扫描,获取1mm DICOM格式的CT数据,采用三维可视化分析系统进行三维重建和三维可视化分析,并制定手术策略、指导手术操作.观察指标包括手术时间、术中出血量、实际切除肝体积、术后住院时间和术后并发症.结果:21例患者均构建了三维可视化图像模型,并进行虚拟肝切除术,虚拟切除肝体积为(1 030±279)mL.采用三维可视化技术指导复杂性肝切除术,21例患者的手术均取得成功,手术时间(350±78) min,术中出血量(497±381)mL,术后住院时间(12.5±2.9)d,术后并发症率14.3％,围手术期无患者死亡,实际切除肝体积(1 028±258) mL.实际切除肝体积与虚拟切除肝体积在统计学上具有相关性(r=0.945,P＜0.001),两者均值无统计学差异(t=0.022,P=0.983).结论:三维可视化分析有助于熟悉肝脏解剖,虚拟肝切除术有助于精确定量分析和制定准确的手术方案.采用三维可视化技术间接指导手术操作,可提高复杂性肝切除术的精准性和安全性.
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医学图像三维可视化技术及其应用
目的:医学图像三维可视化技术是医学图像领域新的研究热点,其应用领域广泛.为了更直观的掌握人体内部信息,医学图像三维可视化技术仍需继续发展.方法:本文对国内外近年来医学图像三维可视化技术及其应用进行了较为全面的综述.结果:主要介绍了三维可视化技术、体绘制加速技术、结合医学图像三维可视化的思路及在临床诊断和临床治疗上的新应用,并对不同方法的特点及存在的问题进行了讨论.结论:研究表明,医学图像三维可视化技术在临床医学上已经取得了大量的应用成果.随着计算机技术的不断成熟和新技术不断涌现,医学图像三维可视化技术及其应用也将继续发展和完善.
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周围神经三维可视化模型建立中的功能束识别研究进展
周围神经解剖结构的完整性或连续性被破坏后，功能会受到影响，若要恢复神经功能，需将损伤部位远、近端相同功能性质的神经束准确对接[1]。但神经干内部神经束结构复杂，在很短的距离内就会发生神经束相对位置、数目的改变，并伴有不同性质神经纤维束的分化组合[2]。这些神经纤维束根据其功能不同又分为感觉神经束、运动神经束、混合神经束，一般统称为“功能束”，因为这些功能束无法用肉眼直接区分，所以功能束之间准确对位难以实现。
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脊柱手术模拟系统的设计与研发
手术模拟系统是近年来发展迅速的一个领域,显示了良好的应用前景.为能使医生更好地开展脊柱疾患术前诊断、手术计划及模拟,并选择合理的手术方案指导手术,节约手术的时间、降低手术风险.本文从开发的必要性、系统功能设计及初步实现的功能进行阐述,探讨脊柱手术模拟系统的设计与开发.
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数字化技术辅助旋股外侧动脉降支分叶穿支皮瓣设计的初步应用
目的 探讨应用数字化技术辅助旋股外侧动脉降支分叶穿支皮瓣移植的可行性及临床效果.方法 2014年10月至2015年7月,选取12例合并有宽大或不规则皮肤软组织缺损的患者,术前采用数字减影血管造影(DSA)结合CT血管造影技术(CTA)获取一侧下肢的二维断层图像数据,应用Mimics软件对旋股外侧动脉降支及其分支进行三维可视化重建,根据软件的自带工具虚拟模拟分叶穿支皮瓣的设计及其分离切取的手术过程.临床实际运用该方法指导旋股外侧动脉降支分叶穿支皮瓣的术中设计与皮瓣的切取12例,皮瓣供区直接缝合. 结果 12例均成功建立旋股外侧动脉降支体区血管的三维可视化模型,清晰的显示出旋股外侧动脉降支穿支血管的分布、走行及穿支在体表皮肤穿出位置,成功的指导了分叶穿支皮瓣的设计与切取.术后所有皮瓣均顺利成活,皮瓣受区与供区均一期愈合.术后随访1～5个月(平均3.6个月),皮瓣色泽、质地优良,皮瓣供、受区外形满意. 结论 基于数字化技术可以有效辅助旋股外侧动脉降支分叶穿支皮瓣的设计,为临床开展分叶穿支皮瓣的个性化评估与设计提供有效的依据.
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寰枕融合畸形患者寰枢侧块关节形态变化与寰枢椎脱位的三维特征
目的 分析寰枕融合畸形伴寰枢椎脱位时侧块关节的形态学变化与脱位的三维特征. 方法 寰枕融合畸形伴寰枢椎脱位患者36例行螺旋CT扫描后.数据以DICOM格式传送至三维可视化工作站.重建颅颈交界区三维模型,按照骨性畸形、寰齿关节、侧块关节的次序观察骨性畸形及寰枢椎脱位的三维特征. 结果 寰枢侧块关节呈关节滑脱者57侧(79%)、关节整体变形前倾者61侧(85%)和关节面分离者11侧(15%).对照两侧对称或不对称侧块关节的形态变化与脱位时寰椎与枢椎的三维位置关系,本组寰枢椎脱位的三维分型可归纳为三种:对称N(14/36例,39%),为两侧寰枢椎侧块关节呈大致对称的关节滑脱和关节整体变形前倾;旋转型(13/36例,36%),为两侧寰枢侧块关节呈显著不对称的关节滑脱和关节整体变形前倾;分离型(9/36例,25%),为至少一侧侧块关节出现关节面的完全分离. 结论 寰枕融合畸形时先天性的关节发育异常、继发的关节变形以及韧带的疲劳拉伸等多种因素及其相互作用是寰枢椎脱位发生的根本原冈.采用三维可视化方法直观地观察和分析寰枢椎脱位及寰枢侧块关节形态,对于手术决策和内固定方案选择等具有重要价值.
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三维可视化、3D打印及3D腹腔镜在肝肿瘤外科诊治中的应用
目的：研究三维可视化、3D打印、3D腹腔镜（3-3D技术）在肝脏肿瘤外科诊治中的应用价值。方法收集2013年11月~2015年1月22例肝脏肿瘤患者资料，首先进行上腹部薄层CT扫描，收集CT数据，然后利用MI-3DVS软件进行三维可视化、肝脏脉管分型、虚拟肝切除等术前规划。将三维可视化的STL文件打印3D物理模型，进行肝预切除面界定。采用3D腹腔镜进行解剖性肝切除。观察手术时间、术中出血量、实际肝切除体积、术后住院时间。结果肝动脉按Michels分型：Ⅰ型19例，Ⅱ型2例，Ⅷ型1例；门静脉按Cheng分型：Ⅰ型17例，Ⅱ型2例，Ⅲ型2例，Ⅳ型1例。肝静脉根据Nakamura分型：Ⅰ型10例，Ⅱ型7型，Ⅲ型5例。虚拟切除肝体积490±228 ml，残肝体积885±139 ml；残肝体积与功能肝体积之比0.71±0.11。3D打印模型立体显示了肝肿瘤和脉管的空间关系。20例完成腹腔镜肝切除术，2例中转开腹。手术时间186±92 min，术中出血量284±286 ml，实际切除肝体积491±192 ml，术后住院时间为8.6±3.7 d。结论3-3D技术有助于术前安全评估、关键解剖部位的定位、实时导航手术和解剖性肝切除术。
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三维可视化技术在精准肝胆管结石诊治中的应用
目的 探索三维可视化技术在肝胆管结石病术前诊断、术前评估及手术指导方面的应用价值.方法 对30例肝胆管结石病人的肝脏64排螺旋CT扫描原始数据,采用自主研发的腹部医学图像处理系统进行肝脏及胆道三维重建,根据三维重建结果进行术前诊断和病理分型,评估手术预案可行性及安全性,确定佳手术方案后指导临床实际手术过程;并观察术中所见与仿真手术的符合程度以及患者结石残留情况.结果 当肝脏设置为半透明时,可以清晰显示肝内、外胆管的立体解剖形态,病变胆管扩张及狭窄部位和程度,肝内结石的精确部位、大小及数量.术中所见与术前三维重建符合率、实际手术过程与术前仿真手术符合率均为100%,实际手术方案与术前预案符合率达到90%(27/30).随访半年,复发率7.4%(2/27).结论 三维可视化技术可实现肝胆管结石病的术前精确诊断和术中精确操作,可有效降低术后复发率.
关键词： 肝胆管结石 三维可视化 腹部医学图像处理系统 -
数字医学技术在肝脏肿瘤外科围术期护理的应用研究
目的 探讨数字医学技术在肝肿瘤外科手术切除术围手术期护理的应用价值.方法 选取40例肝脏肿瘤外科手术患者,随机分为观察组和对照组各20例.对照组采用常规护理,观察组采用数字医学技术辅助的围手术护理.统计两组患者对病情了解程度、术后胃肠功能恢复时间、术后下床活动时间、术后住院时间、护理满意度等情况.结果 观察组患者的病情了解程度、术后胃肠功能恢复时间、术后下床活动时间、术后住院时间、护理满意度均优于对照组,两组比较,差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 数字医学技术辅助肝肿瘤外科护理有助于患者了解病情,配合围手术期护理,缩短术后住院时间,提高患者满意程度,具有潜在的临床应用前景.
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基于MITK的医学图像三维可视化方法
医学图像三维可视化就是运用计算机图像处理技术,将获得的二维医学图像,如计算机层析造影技术CT、核磁共振技术MRI等产生的图片,在三维空间上重建出立体的三维图像.通过对图像进行各种操作,如旋转、缩放、移动、剖面显示等,便于医生从多角度、多层次进行观察和分析,使医生能更直观地看到人体组织内部复杂的结构,从而帮助医生更准确地诊断.
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数字化可视人体在解剖学教学中的初步应用
随着医学与信息技术,计算技术的结合以及计算机技术的迅猛发展,使医学数据的数字化成为当今研究与应用中的热点,也为数字化虚拟人体解剖学研究提供了一个前所未有的机遇.目前,我们应用已完成的中国首套数字化可视人体数据集,在PC机上实现了该套数字化人体数据交互式三维可视化,并人体解剖学教学进行了初步应用,建立了计算机辅助解剖学教学模式,尤其是在断层影像解剖学教学中取得了很好的效果.本文简单介绍了中国数字化可视人体的研究及其在解剖学教学中的初步应用.
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丘脑底核深部脑刺激三维空间结构可视化
深部脑刺激(DBS)电极植入的准确性直接决定着帕金森病患者深部脑刺激终治疗效果.由于丘脑底核体积较小、边界不明显,术中核磁共振影像(MRI)分辨率低、电极伪迹大,而丘脑底核区域三维空间结构可视化将为医生提供直观和精准的定位信息.本文在标准脑图谱空间下对双侧丘脑底核刺激治疗的患者术前高分辨率和术中低分辨率核磁共振扫描影像进行配准融合,用阈值法自动确定横断面影像上的电极位置,并利用冠状面影像校验触点位置,重建完整深部脑刺激电极路径.利用标准图谱灰度信息分割丘脑底核及其附近重要核团,实现深部脑刺激电极植入路径重建与丘脑底核及其附近区域神经核团三维空间结构的可视化,为深部脑刺激术中定位提供定量直观信息,提高电极植入精度,并为术后程控刺激参数设置提供指导.
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CT图像肺结节的三维超分辨率重建及显示
提出三维凸集投影(3D POCS)算法,用于实现三维肺部CT图像的超分辨率重建;并采用多分辨率混合显示方式实现肺结节的三维可视化.首先,构建多个有亚像素级位移的低分辨率三维图像,并生成参考图像;其次,利用三维运动估计方法,将低分辨率图像映射到高分辨率参考图像上;利用一致性约束凸集对三维参考图像进行修正,迭代重建出高分辨率三维图像;后,混合显示不同分辨率下绘制的图像.实验选取5组图集做性能评价,并与3种插值方法进行比较.主客观两方面的评价显示,3D POCS算法实现三维图像的超分辨率重建性能优于其他方法;混合显示方式能够满足肺结节的高分辨率三维可视化的需要.
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PACS图像工作站三维可视化方法研究
讨论了PACS图像工作站获取序列扫描图像的途径,PACS应用实体之间采用面向对象的客户/服务器结构,利用DICOM标准建立的服务类实现扫描图像的存储、查询和传输功能,并以网络数据库的方式实现序列图像的有序存储和分类管理.图像工作站将获取的DICOM格式序列图像转换成体素场,采用面绘制与体绘制算法生成感兴趣对象的三维图像,使重建的图像获得清晰的三维细节和真实感,文中给出了3组应用实例的结果.
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DICOM数据的三维重建与协同可视化系统的开发
复杂手术常需多科医生协商制定综合性治疗方案,网络协同三维可视化软件可使方案制定直观而精确.我们采用VTK工具包对DICOM格式CT图像数据进行三维重建并作网格简化,将结果所得多边形网格模型无缝集成到用HOOPS/3DAF所开发的图形系统进行显示,并用HOOPS/Stream工具包转成适合网络传输的HSF无损压缩流文件,再用HOOPS/NET工具包实现基于Client/Server架构的协同三维交互可视化系统.所得三维重建结果清晰,协同三维可视化操作实时度高.本研究实现了一个协同手术仿真开发平台,该架构易于进一步添加模拟手术操作与修复体设计功能.
