發(fā)布時(shí)間：2018-01-17 00:16

  本文關(guān)鍵詞：基于Web架構(gòu)的醫(yī)學(xué)影像三維可視化處理研究　出處：《中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 互聯(lián)網(wǎng)+ 醫(yī)學(xué)影像三維可視化 云計(jì)算 GPU加速 Ehcache

【摘要】：本論文根據(jù)當(dāng)前醫(yī)學(xué)影像信息臨床需求、醫(yī)療“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展趨勢(shì)以及本實(shí)驗(yàn)室多年來(lái)在醫(yī)學(xué)影像三維可視化領(lǐng)域的工作積累,開(kāi)展了可在“云計(jì)算”環(huán)境下運(yùn)行基于Web架構(gòu)的醫(yī)學(xué)影像三維可視化以及病人醫(yī)療信息3D可視化顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究,通過(guò)國(guó)際合作研發(fā)了肺/肝/腦腫瘤3D定量化診斷組件以及自主研發(fā)了腦出血定位診斷3D可視化算法與組件,主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)研究設(shè)計(jì)了基于Web架構(gòu)的醫(yī)學(xué)影像三維可視化系統(tǒng)原型機(jī),該樣機(jī)具有醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)、處理、分析及可視化計(jì)算等功能在“云端”(服務(wù)器端)實(shí)現(xiàn)、而3D圖像顯示操作在客戶(hù)端進(jìn)行的新型醫(yī)學(xué)影像三維可視化技術(shù)特性。該系統(tǒng)主要由圖形用戶(hù)界面GUI、客戶(hù)端/服務(wù)器端通信層、服務(wù)器端應(yīng)用層組成,其中圖形用戶(hù)界面GUI基于HTML5實(shí)現(xiàn),具有瘦客戶(hù)端、零足跡、跨平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn);客戶(hù)端/服務(wù)器端通信層基于WebSocket協(xié)議實(shí)現(xiàn),全雙工通信,提升用戶(hù)交互體驗(yàn);服務(wù)器端應(yīng)用層基于GPU加速技術(shù)優(yōu)化可視化算法,能夠快速響應(yīng)客戶(hù)端請(qǐng)求。(2)設(shè)計(jì)了一種2D/3D圖像處理集成中間件,使得本文研發(fā)的三維可視化功能可與臨床PACS二維可視化系統(tǒng)AxVS進(jìn)行無(wú)縫集成,該中間件基于Java和Python語(yǔ)言實(shí)現(xiàn),通過(guò)Java開(kāi)源緩存框架Ehcache與PostgreSQL數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)同工作,降低了影像數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)擔(dān),提升了用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)體驗(yàn)。(3)將基于Web架構(gòu)的醫(yī)學(xué)影像三維可視化系統(tǒng)移植到病人醫(yī)療信息可視化索引系統(tǒng)VIS,對(duì)基于Web架構(gòu)的病人醫(yī)療信息3D可視化顯示技術(shù)展開(kāi)了探索性研究,初步實(shí)現(xiàn)了“云端”(服務(wù)器端)解析及繪制3DS可視化人體模型,然后將每幀繪制結(jié)果傳送至客戶(hù)端瀏覽器進(jìn)行顯示,圖形用戶(hù)界面GUI支持用戶(hù)對(duì)可視化人體模型旋轉(zhuǎn)、縮放、平移、部位選取高亮等操作。(4)通過(guò)國(guó)際合作開(kāi)發(fā)了“肺/肝/腦腫瘤3D定量化診斷組件”以及自主研發(fā)了“腦出血定位算法與軟件組件”,將這兩種組件與本實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的PACS醫(yī)學(xué)影像三維可視化組件MedViewCtrl集成并進(jìn)行了初步臨床測(cè)試評(píng)估。肺/肝/腦腫瘤3D定量化診斷組件主要針對(duì)肺/肝/腦腫瘤3D定量化診斷,用戶(hù)通過(guò)選取病灶ROI,然后調(diào)用相關(guān)分割算法實(shí)現(xiàn)對(duì)病灶的3D分割,最后通過(guò)三維可視化算法重建得到腫瘤模型,計(jì)算出其一系列定量化指標(biāo)(如腫瘤體積、密度等)作為醫(yī)生診斷的依據(jù)。腦出血定位算法與軟件組件主要是幫助醫(yī)生實(shí)現(xiàn)腦出血區(qū)域的定位,用戶(hù)在多平面重建MPR的幫助下找到感興趣切面,然后通過(guò)該組件提供的測(cè)量控件計(jì)算出顱腦半徑、額距、顳距和高距,方便醫(yī)生臨床快速對(duì)腦出血患者實(shí)行救治。
[Abstract]:According to the current clinical demand of medical image information, the development trend of medical "Internet" and the accumulation of our laboratory's work in the field of 3D visualization of medical image for many years. The design and key technology of 3D visualization system of medical image based on Web architecture and 3D visualization display system of patient medical information are carried out in "cloud computing" environment. The 3D quantitative diagnosis module of lung / liver / brain tumor and 3D visualization algorithm and module of location diagnosis of intracerebral hemorrhage were developed by international cooperation. The main research contents and innovations are as follows: 1) A prototype medical image 3D visualization system based on Web architecture is designed. The prototype has medical image storage and processing. The functions of analysis and visual computing are realized in the "cloud" (server side). This system is composed of GUI, client / server communication layer and server-side application layer. The graphical user interface (GUI) is implemented on the basis of HTML5, which has the advantages of thin client, zero footprint and cross-platform. Client / server communication layer is based on WebSocket protocol, full duplex communication, improve user interaction experience; A 2D / 3D image processing integration middleware is designed in the server application layer, which is based on the GPU acceleration technology to optimize the visualization algorithm, which can quickly respond to the client's request. The 3D visualization function developed in this paper can be seamlessly integrated with clinical PACS two-dimensional visualization system AxVS. The middleware is based on Java and Python language. Through Java open source caching framework Ehcache and PostgreSQL database work together, reduce the burden of image database. Improve the user's access experience. 3) Transplant the medical image 3D visualization system based on Web architecture to the patient medical information visual index system (VIS). The 3D visualization display technology of patient medical information based on Web architecture is studied, and the "cloud" (server side) analysis and rendering of 3DS visual human model are preliminarily realized. Then the rendering results of each frame are transmitted to the client browser for display. The graphical user interface (GUI) supports users to rotate scale and translate the visual human model. By international cooperation, we developed a 3D quantitative diagnostic module for lung, liver and brain tumors, and developed a localization algorithm and software module for intracerebral hemorrhage (ICH). The two components were integrated with MedViewCtrl, a 3D visualization module for PACS medical images developed by our laboratory, and the preliminary clinical tests were evaluated. A 3D quantitative diagnosis Group for Lung / liver / brain tumors. Three dimensional quantitative diagnosis of lung / liver / brain tumors was performed. The user selects the focus ROI, then calls the correlation segmentation algorithm to realize the 3D segmentation of the focus. Finally, the 3D visualization algorithm is used to reconstruct the tumor model. A series of quantitative indexes (such as tumor volume, density, etc.) are calculated as the basis of doctor diagnosis. ICH localization algorithms and software components are mainly to help doctors achieve the location of intracerebral hemorrhage region. With the help of multi-plane reconstruction MPR, the user finds the section of interest, and then calculates the brain radius, frontal distance, temporal distance and high distance through the measurement control provided by the component. It is convenient for doctors to treat patients with intracerebral hemorrhage quickly.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 徐孟超;;淺談國(guó)內(nèi)外三維可視化發(fā)展及其應(yīng)用[J];現(xiàn)代測(cè)繪;2012年06期

2 陳偉;吳玉紅;郭慧玲;;三維可視化圖書(shū)館導(dǎo)覽的實(shí)現(xiàn)方法研究[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2013年16期

3 鄭澎,戰(zhàn)守義,唐定勇;基于振動(dòng)仿真平臺(tái)的三維可視化[J];西南交通大學(xué)學(xué)報(bào);2002年S1期

4 孫煒,吳偉民,陳志峰;基于遺傳模擬退火算法的圖的三維可視化[J];廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2002年01期

5 孫怡,楊宜進(jìn),周平,于貴華,徐錫偉;地理信息系統(tǒng)中的三維可視化方法[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2003年S1期

6 鄒永玲,韓玲,杜子濤,丁輝;鄂爾多斯盆地的三維可視化及其應(yīng)用[J];鹽城工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年02期

7 黃文波,黃健熙,吳炳方;基于數(shù)據(jù)應(yīng)用及系統(tǒng)構(gòu)架的流域三維可視化研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2005年08期

8 王乾安;薛澄岐;;網(wǎng)絡(luò)三維可視化的技術(shù)研究[J];電子機(jī)械工程;2005年06期

9 王f^;鄭斌;;昆山市政府廣場(chǎng)三維可視化解決方案[J];現(xiàn)代測(cè)繪;2006年03期

10 陳宇;;三維可視化系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[J];礦山測(cè)量;2006年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 鄭澎;戰(zhàn)守義;唐定勇;;基于振動(dòng)仿真平臺(tái)的三維可視化[A];四川省振動(dòng)工程學(xué)會(huì)2002年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

2 林卉;趙長(zhǎng)勝;張連蓬;盛輝;;校園三維可視化與仿真[A];第十二屆全國(guó)圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

3 賈連興;王應(yīng)泉;金海;宣國(guó)民;;三維可視化作戰(zhàn)仿真[A];2001系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

4 鐘寶榮;侯艷;;地質(zhì)數(shù)據(jù)體三維可視化中有關(guān)裁剪算法的研究[A];全國(guó)第13屆計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)（CAD/CG）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

5 姜慧研;;醫(yī)學(xué)圖像三維可視化方法[A];中國(guó)圖象圖形學(xué)學(xué)會(huì)立體圖象技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集（第三期）[C];2009年

6 湯曉安;陳敏;劉桂清;趙新華;耿振偉;;大規(guī)模實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的快速三維可視化算法[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)第三屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];2001年

7 王哲;鄭亞麗;;三維可視化信息技術(shù)在公路建設(shè)中的研究與應(yīng)用[A];中國(guó)公路學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)會(huì)2002年年會(huì)學(xué)術(shù)論文集[C];2002年

8 陳能;江男;施蓓琦;;城市基礎(chǔ)地理信息三維可視化研究[A];中國(guó)地理學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2006年

9 李曉勇;許麗萍;陳暉;姜娟;;區(qū)域地層三維可視化及其在工程中的應(yīng)用[A];第二屆全國(guó)巖土與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2006年

10 王曉敏;張雪君;李林楓;;三維可視化在遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)[A];2010中華醫(yī)學(xué)會(huì)影像技術(shù)分會(huì)第十八次全國(guó)學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 張佳星;中意將共同開(kāi)發(fā)月球三維可視化系統(tǒng)[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

2 本報(bào)記者 侯靜　通訊員 蘇文慧 羅國(guó)金;三維可視化使腫瘤治療更精準(zhǔn)[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

3 胡珍玲;童亭礦生產(chǎn)管理三維可視化應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)鑒定[N];經(jīng)理日?qǐng)?bào);2007年

4 戈偉;福州將建三維可視化地質(zhì)信息系統(tǒng)[N];中國(guó)國(guó)土資源報(bào);2010年

5 胡珍玲;童亭礦三維可視應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)鑒定[N];中國(guó)職工科技報(bào);2007年

6 陳立民;鎮(zhèn)江建成城市三維可視化快速建模與瀏覽系統(tǒng)[N];中國(guó)測(cè)繪報(bào);2008年

7 本報(bào)通訊員 張?jiān)品?無(wú)畏無(wú)懼勇展翅 搏擊長(zhǎng)空會(huì)有時(shí)[N];人民鐵道;2012年

8 ;IMAGIS構(gòu)造數(shù)字城市[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2002年

9 本報(bào)記者 邱燕娜;打造水電設(shè)計(jì)的樂(lè)高積木[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2012年

10 邵薇/譯;計(jì)算機(jī)三維可視化的新型芯片[N];北京科技報(bào);2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉輝;典型島礁海域生物資源修復(fù)效果監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)技術(shù)研究與應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(海洋研究所);2014年

2 侯曉帥;基于Web架構(gòu)的醫(yī)學(xué)影像三維可視化處理研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所);2016年

3 黃輝;三維可視化術(shù)前規(guī)劃在肝、腎癌微波消融治療中應(yīng)用的研究[D];中國(guó)人民解放軍醫(yī)學(xué)院;2015年

4 羅智勇;面向地質(zhì)勘查的三維可視化系統(tǒng)研制與開(kāi)發(fā)[D];成都理工大學(xué);2008年

5 張民;三維可視化在肝癌微波消融治療中應(yīng)用的研究[D];中國(guó)人民解放軍醫(yī)學(xué)院;2014年

6 黎華;地形與地質(zhì)體三維可視化的研究與應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（廣州地球化學(xué)研究所）;2006年

7 朱英浩;城市三維可視化GIS的研究[D];武漢測(cè)繪科技大學(xué);1998年

8 顧清華;復(fù)雜礦井三維可視化生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安建筑科技大學(xué);2010年

9 謝小棉;醫(yī)學(xué)序列圖象ROI分割與三維可視化方法研究[D];中國(guó)人民解放軍第一軍醫(yī)大學(xué);2003年

10 陳永華;WebGIS三維可視化的研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2000年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 單通;基于多源信息進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向的三維可視化環(huán)境的建立[D];西安石油大學(xué);2015年

2 李文雅;基于A(yíng)rcEngine的數(shù)字校園三維可視化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

3 王樂(lè);基于三維可視化的路面損壞計(jì)算方法研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

4 苗星妍;海上運(yùn)動(dòng)點(diǎn)連續(xù)溢油預(yù)測(cè)及其三維可視化研究[D];集美大學(xué);2015年

5 陳從坤;基于偏微分方程方法的頭部醫(yī)學(xué)圖像三維可視化[D];華東師范大學(xué);2015年

6 邊茂松;潰壩洪水演進(jìn)的三維可視化系統(tǒng)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

7 龍?zhí)?梯形鋼屋架三維可視化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

8 王永紅;三維可視化輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

9 方兆山;三維可視化、3D打印及3D腹腔鏡在肝腫瘤外科診治中的應(yīng)用研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2015年

10 黃曉明;500kV同塔多回輸電線(xiàn)路帶電作業(yè)的可視化研究[D];電子科技大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：1435464