【摘要】：目的：利用普通 PC 機對頜面部三維組織重建的可行性及其臨床應用的基礎 研究是本研究的主要目的。同時還進行了在 PC 機條件下針對螺旋 CT 片輪 廓線跟蹤掃描軟件模塊的開發(fā)研究和根據(jù)骨表面和表皮表面輪廓線的虛擬 三維組織圖像的重建軟件的開發(fā)研究。最后將生成的頜面部三維組織圖像導 入通用的三維處理軟件 3DsMax6 中，對圖像進行數(shù)字化處理，進行了針對 臨床應用的模擬手術及術后效果評估預測方面的基礎研究。 方法：拍攝模特的顱頂至頦下點的螺旋 CT 橫軸位斷面片，間隔為 1 毫米， 用自行研制的輪廓跟蹤掃描模塊，將 CT 片中骨組織表面及表皮表面的輪廓 線掃描出來，再利用自行開發(fā)的三維重建軟件將提取的輪廓線重建成頜面部 骨組織及表皮組織的三維圖像。將上述兩個三維組織圖像導入 3DsMax6 中 處理。經(jīng)過圖像導入、重合、蒙皮、骨塊切割、骨塊移動、軟組織移動等程 序，最后生成模擬手術術后外像。 結(jié)果：一、對 CT 圖像進行表皮及骨組織表面邊緣進行檢測，并將不必要的 信息省略，突出了邊緣信息。 二、對于邊緣檢測得到的輪廓圖像進行了閾值處理減少圖像中的灰度級，并 100 WP=108 將有可能存在的邊緣點灰度值設定為 0，保證了邊緣的連續(xù)性。 三、對圖像進行細化處理，將圖像變?yōu)閱蜗袼剡吘墸鉀Q了當邊緣較寬時， 在實際運算中由于存在大量冗余信息而導致運算速度過慢的問題。采用 此方法從 CT 圖片中提取出的輪廓較為準確，并且運算速度也較快，尤 其對于連續(xù)封閉輪廓的提取有較好的使用效果。 四、顱骨的提取方法與表皮類似，但要考慮到骨塊較多，所以 CT 圖像顯示 有多個封閉輪廓。故采取用多個初始點進行輪廓提取。每個封閉輪廓都 要尋找到一個初始點，然后按照上述輪廓跟蹤算法各個進行輪廓提取， 得到多條封閉曲線。 五、對檢測到的圖像進行灰度閾值處理，保證了邊緣的連續(xù)性，同時進行了 數(shù)據(jù)的二值化處理。 六、重建的三維圖像與數(shù)碼像機外像完全一致，三維重建成功。臨床醫(yī)生可 利用其作為在 PC 機條件下，重建頜面部表皮及骨組織表面三維圖像的 基本材料。 七、實現(xiàn)了三維圖像的旋轉(zhuǎn)及各方向多角度的觀察。三維圖像實現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn) 后，可以對臨床及基礎醫(yī)學的教學、骨折線的觀察、骨塊的移位情況等 做直觀、準確的估計。 八、對圖像成功分割、變換后，模擬了手術的過程和效果。模擬手術的建立， 對正頜外科、美容外科的手術設計，術后估計均具有一定的臨床意義。 可以提高手術的精確度，使未來的美容手術數(shù)字化。 九、表皮仿真貼圖后，使模擬術后像更加逼真。 討論： 近年來許多國外學者都先后報道過對 CT 橫斷面片利用表面繪制法進 行組織的三維重建，但大多都是在強大的專業(yè)圖像工作站的支持下，利用專 101 WP=109 業(yè)軟件來完成的。本組實驗結(jié)果顯示：利用 PC 機在短時間內(nèi)，對 CT 橫斷 面片實施自動掃描，完成了表皮及骨組織表面輪廓線的提取，證實了自行編 制的圖像掃描模塊是有效的，這種輪廓提取的方法是可行的。首先，圖像掃 描模塊由微機自動運行，時間僅需兩分鐘左右，省時、省力。其次，模塊可 將圖像灰度自動進行二值化處理，有利于計算機的識別。另外，由于識別級 別精確到了象素級，所以跟蹤描繪出的組織表面輪廓精確度較高，可完整反 映組織表面的微小數(shù)據(jù)，為下一步三維重建打下良好基礎。尤其是在頜面整 形外科領域，患者的組織器官一般無病理變化，醫(yī)生更注重的則是患者的臉 型，特別是骨組織外型的變化。而本實驗所提供的數(shù)據(jù)，正是為了滿足臨床 醫(yī)師的這種需求所做的準備。它將成為進一步為手術設計、模擬手術和手術 后估計等工作提供不可缺少的數(shù)據(jù)。由于表面可以簡潔地反映復雜物體的三 維結(jié)構(gòu)，因此在醫(yī)學圖象中邊界面輪廓是用于描述器官的最重要特征。表面 繪制是一種普遍應用的三維顯示技術，其首先是從體數(shù)據(jù)中抽取一系列相關 表面，并用多邊形擬合近似后，再通過圖形學算法顯示出來。而表面的提取 通常是通過門限設定，必要時結(jié)合手工描制完成的。1、表面繪制方法的處 理過程主要包括下面三個部分：（1）體數(shù)據(jù)中待顯示物體表面的分割；（2） 通過幾何單元內(nèi)插形成物體表面；（3）通過照明、濃淡處理、紋理映射等圖 形學算法來顯示有真實感的圖象，并突出特定信息。2、表面繪制有多種方 法，但各種算法的不同點僅在于所采用的近似表面的幾何單元或幾何單元尺 度的選擇不同。3、三維醫(yī)學圖象的生成和顯示實質(zhì)上是一個三維體數(shù)據(jù)的 可視化問題。根據(jù)問題的要求和數(shù)據(jù)特點可以分為兩種不同的技術。面繪制 和體繪制兩種技術都能夠用來實現(xiàn)三維圖象中選定結(jié)構(gòu)的可視化。方法上各 有其優(yōu)缺點。本實驗采用的是面繪制方法。4、基于表面的重建就是采用對 物體表面進行擬合而忽略物體內(nèi)部信息的重建方法。體數(shù)據(jù)（Volume Data） 102 WP=110 是對某種物理場的離散采樣。而體視化（Volume Visualization）就是研究體 數(shù)據(jù)的表示、變換和顯示的技術。對蘊藏在體數(shù)據(jù)之中的物體或者自然現(xiàn)象 進行處理、分析和顯示。這無疑會幫助人們更好的認識所要研究對象的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2004
【分類號】：R782
【圖文】：

3 、基于 CT 輪廓線數(shù)據(jù)的曲面造型算法描述：3.1 由輪廓線數(shù)據(jù)反算樣條插值曲線對于重新采樣后的每一層中的數(shù)據(jù)點，進行插值，算法如（1）確定曲線節(jié)點矢量根據(jù)數(shù)據(jù) P( j0,1,2,,n)j= L，確定線節(jié)點矢量 [,,,,]0 12+6=nU uuuL u，為保證曲線在兩端點處具有次 Bezier 曲線的端點幾何性質(zhì)，首先節(jié)點取重復度 r =4，即00123u = u=u=u=13456====n+ n+n+n+u uuu；其次，按照積累弦長參數(shù)化的方法，是內(nèi)節(jié)點與數(shù)據(jù)點一對應，,(4,5,,2)11=+ =+ uuPiniiiL 。（2）反算 3 次 B 樣條插值曲線的控制頂點，對于待插值的

8透視

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本文編號：2731801