月骨血管三維可視化

1、月骨血管三維可視化 月骨血管三維可視化 【摘要】 目的 建立月骨血管三維可視化模型。方法 采用新鮮成人手標(biāo)本經(jīng)灌注處理后， 通過CT掃描獲得數(shù)據(jù)集， 利用Mimics軟件重建月骨血管等。結(jié)果 建立了基于解剖結(jié)構(gòu)的月骨及其血管的三維可視化模型， 各結(jié)構(gòu)可單獨、聯(lián)合顯示， 可任意旋轉(zhuǎn)， 模型透視及多剖面顯示。結(jié)論 采用三維可視化技術(shù)可構(gòu)建理想的月骨血管模型， 可為相關(guān)疾病的影像診斷及手術(shù)治療提供形態(tài)學(xué)依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】 月骨血管；三維重建；可視化 隨著醫(yī)學(xué)開展的需要，目前醫(yī)學(xué)三維重建可視化研究得到了較多開展1，2， 在三維空間里研究人體內(nèi)血管、神經(jīng)的分布，已成為當(dāng)今研究與應(yīng)用中的熱點， 當(dāng)前醫(yī)學(xué)三

2、維重建可視化研究屢見報道， 但有關(guān)月骨血管三維重建數(shù)字模型國外的相關(guān)研究較少， 國內(nèi)更是未見報道。月骨無菌性壞死是腕關(guān)節(jié)痛的主要病癥之一。因病因不清、診斷發(fā)現(xiàn)晚，尚無確切滿意的治療方法，導(dǎo)致患者手的握力低下、腕關(guān)節(jié)劇痛和功能完全喪失、致殘率極高。本課題基于CT圖像應(yīng)用Mimics軟件對月骨血管進行三維重建及可視化研究，以期為月骨病變的影像診斷及手術(shù)的設(shè)計和手術(shù)方式的選擇提供形態(tài)學(xué)依據(jù)。 1 材料與方法 1. 1 建模環(huán)境 電腦配置：AMDAthlon64 3200+中央處理器、2G內(nèi)存、24寸液體顯示器、64M顯存、ATI8550顯卡、Windows XP/Professional操作系統(tǒng)。軟

3、件：醫(yī)學(xué)3D圖像生成、編輯處理軟件Mimics13.01、大型有限元分析軟件Ansys13.0。 1. 2 采集原始數(shù)據(jù) 選取新鮮健康成年人手標(biāo)本1具， 標(biāo)本X射線檢查排除骨骼異常情況， 在常溫下將自凝牙托材料【3】等配成的造影劑注入標(biāo)本動脈中， 灌注后對標(biāo)本進行防腐固定處理， 標(biāo)本灌注后24 h進行CT掃描。采用64排螺旋CT連續(xù)掃描， 掃描參數(shù)：電壓120 kV， 電流250 mAs， 層厚0.4 mm， 共獲取150層數(shù)據(jù)， 將其以Dicom格式保存， 存入光盤備用。 1. 3 建立幾何模型 以Mimics軟件直接從所刻光盤內(nèi)讀取Dicom格式的CT斷層圖像， 經(jīng)定位圖像， 界定相應(yīng)閾值

4、， 調(diào)整灰度進行圖像標(biāo)識， 通過Marks窗口進行潤色， 每層圖像經(jīng)邊緣分割、選擇性編輯等處理， 通過3D窗口進行構(gòu)建重建月骨及其骨內(nèi)外血供的三維有限元模型。 2 結(jié)果 本實驗快捷地建立了形象逼真的月骨及其骨骼內(nèi)外的血液供給的三維有限元模型， 骨骼、骨骼外血管及骨骼內(nèi)血管可單獨顯示亦可聯(lián)合顯示， 可360°任意旋轉(zhuǎn)， 模型透視及多剖面顯示見圖1、圖2。 2. 1 三維重建與可視化 三維可視化技術(shù)是運用計算機信息處理技術(shù)，將人體組織和血管圖像構(gòu)筑數(shù)字化，以構(gòu)建三維的、可視的、可調(diào)控的、虛擬的人體血管形象， 即“可視化。目前三維醫(yī)學(xué)圖像可視化的應(yīng)用幾乎涉及了人體的所有結(jié)構(gòu)，它使信息技術(shù)和

5、醫(yī)學(xué)結(jié)合起來，并使走向成熟的三維重建圖像處理技術(shù)以空前的速度普及【4】。近年，國內(nèi)已成功應(yīng)用血管造影術(shù)5，6結(jié)合CT掃描、X線攝影，運用交互式醫(yī)學(xué)影像控制系統(tǒng)或計算機3D-Doctor軟件進行各器官組織血管三維重建， 獲得不同角度的三維立體圖像即血管“可視化。 2. 2 月骨三維可視化的意義 無論是斷層標(biāo)本的斷面圖像，還是CT、MRI的二維圖像，均難以反映腕關(guān)節(jié)中月骨及其血管空間位置和毗鄰關(guān)系，而對月骨及其血管的研究和三維重建， 將對臨床月骨疾病的診斷和治療有重要的參考價值。本實驗采用放射造影術(shù)，運用Mimics三維可視化技術(shù)重建出清晰、逼真的月骨三維模型及骨骼內(nèi)外動脈血管模型圖像，并可根據(jù)需

6、要進行多層組織共建，圖像連續(xù)，立體的空間感強烈，可以從不同方向、角度對月骨血管可視化模型進行剖切， 可以提供解剖細(xì)節(jié)的實時三維圖像重建，月骨血管局部數(shù)字化可視模型可以提供三維立體視覺，便于顯示復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，重建結(jié)構(gòu)能夠以多結(jié)構(gòu)多彩色實體模型方式顯示，也能單獨顯示、任意搭配顯示或總體顯示，所有結(jié)構(gòu)均可在三維空間位置上繞任意軸旋轉(zhuǎn)任意角度， 或者以不同的速度連續(xù)旋轉(zhuǎn)， 對于感興趣的結(jié)構(gòu)還可進行隨意放大、縮小，或用透明技術(shù)顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)的空間位置7，8。三維重建是手術(shù)模擬的根底，它可以幫助醫(yī)生將二維的切片圖像構(gòu)建出立體的三維模型。隨著該研究的進一步完善， 將可應(yīng)用動態(tài)三維立體圖像取代傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)二維圖

7、像，有助于對月骨血管解剖結(jié)構(gòu)進行定量分析和動態(tài)模擬， 建立可供手術(shù)和手術(shù)前制定手術(shù)方案的虛擬環(huán)境，為臨床醫(yī)生進行術(shù)前手術(shù)設(shè)計和手術(shù)模擬， 為臨床設(shè)計出更好、更合理的手術(shù)方案，提供血管形態(tài)學(xué)依據(jù)和解剖學(xué)平臺。在外科手術(shù)教學(xué)和仿真訓(xùn)練等方面，具有不可替代和令人鼓舞的應(yīng)用前景9，10。應(yīng)用三維虛擬動態(tài)模型進行解剖教學(xué)研究， 對這些三維虛擬圖像能象實際物體一樣查看、旋轉(zhuǎn)和任意拆分，為課堂教學(xué)提供直觀的模型。 3 存在的問題 本項技術(shù)是通過調(diào)整CT域值而實現(xiàn)，在調(diào)整域值時只能逐層顯示CT值差異較大的組織之間的解剖關(guān)系，CT值在同一范圍的解剖關(guān)系不易顯示。同時對于周圍神經(jīng)和細(xì)小血管的分割還是一個世界性的難

8、題11。如何不失真的標(biāo)識細(xì)小血管， 尤其在密度值相差不大的情況下準(zhǔn)確的獲取目標(biāo)圖像， 將是我們亟待解決的問題。 參考文獻 【1】 SpitzerVMhe visible human： a new language for communication in health care education.Caduceus， 1997，13：42-48. 【2】 Li QY， Zhang SX， Liu ZJ， et al. The pre-styloid compartment of the parapharyng eal space： a three-dimensional digitized m

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