面向快速成型技術(shù)的醫(yī)學(xué)圖像三維重建系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、快速成型(RP)技術(shù)是近年來倍受學(xué)術(shù)界和制造業(yè)關(guān)注的一種先進(jìn)成型制造技術(shù)。而快速成型技術(shù)與醫(yī)學(xué)CT技術(shù)的結(jié)合給醫(yī)學(xué)界帶來了巨大的影響。通過對(duì)醫(yī)學(xué)CT圖像的三維重建將患者的病患組織重建成三維模型，進(jìn)而利用快速成型技術(shù)加工制造成患者的病患組織模型，以滿足醫(yī)學(xué)上不同的需要。目前，醫(yī)學(xué)圖像三維重建技術(shù)是快速成型技術(shù)在醫(yī)學(xué)中應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，在醫(yī)學(xué)診斷、手術(shù)規(guī)劃及模擬仿真、整形及假肢外科、放射治療規(guī)劃、解剖教學(xué)等方面都有重要應(yīng)用。因此，對(duì)醫(yī)

2、學(xué)圖像三維重建技術(shù)的研究，具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。 本文研究了醫(yī)學(xué)圖像的三維重建技術(shù)，其主要內(nèi)容包括醫(yī)學(xué)圖像的讀取、醫(yī)學(xué)圖像的預(yù)處理、醫(yī)學(xué)圖像的分割及目標(biāo)組織的提取等。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了一套醫(yī)用CT成像系統(tǒng)與快速成型系統(tǒng)的接口軟件。 在醫(yī)學(xué)圖像的讀取研究中，本文以DICOM格式作為醫(yī)學(xué)圖像的主要輸入格式，相應(yīng)地開發(fā)了醫(yī)學(xué)圖像的輸入模塊；在預(yù)處理研究過程中，本文分別研究了幾種不同的醫(yī)學(xué)圖像濾波方法和圖像插值方法，并對(duì)

3、不同方法的效果進(jìn)行了比較。 正確的分割是重建模型能夠正確表達(dá)重建的組織或器官的前提。由于分割的不適定性，即沒有一種通用的分割方法適用于任何圖像的分割，因此本文針對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的特點(diǎn)，提出了相應(yīng)的分割方法：即首先觀察醫(yī)學(xué)圖像的直方圖，利用分水嶺法初步確定閾值；查看目標(biāo)組織與周圍組織在邊界處的像素值，交互選取閾值，將圖像二值化；然后根據(jù)目標(biāo)組織的形態(tài)特征選取合適的形態(tài)學(xué)操作進(jìn)行區(qū)域修整；最后用區(qū)域增長(zhǎng)法填充要提取的組織區(qū)域。 M

4、archingCubes(MC)算法是基于規(guī)則體數(shù)據(jù)抽取等值面的經(jīng)典算法，而MarchingTetrahedra(MT)算法是MC算法的改進(jìn)和變型。本文實(shí)現(xiàn)了這兩種算法對(duì)分割提取的區(qū)域抽取等值面構(gòu)建表面模型，并針對(duì)MT算法存在重建速度慢、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)冗余等缺點(diǎn)，提出了體素內(nèi)相關(guān)性處理和體素間相關(guān)性處理方法，加快了重建速度。 在理論研究的基礎(chǔ)上，本文開發(fā)了醫(yī)用CT成像系統(tǒng)與快速成型系統(tǒng)的接口系統(tǒng)。首先對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行模塊劃分，分析了其