基于醫(yī)學(xué)CT-MR圖像的三維可視化技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展，使得從人體上獲取的信息越來(lái)越詳實(shí)，極大地豐富了醫(yī)學(xué)圖像的內(nèi)容。對(duì)于這些信息的利用，傳統(tǒng)的方法往往是觀察者根據(jù)膠片或者數(shù)字形式的二維圖像，依靠“在頭腦中進(jìn)行三維的重現(xiàn)”來(lái)進(jìn)行分析和診斷。然而，要準(zhǔn)確地把握組織的生理病理的性質(zhì)、空間幾何特征及其周?chē)M織之間的空間關(guān)系，僅憑這種傳統(tǒng)方法是極為困難的。醫(yī)學(xué)CT/MR圖像三維可視化通過(guò)對(duì)具有空間特性的醫(yī)學(xué)圖像在三維空間中進(jìn)行處理，以視覺(jué)的形式充分反映出醫(yī)學(xué)圖像中豐富的隱含信

2、息，從而使得醫(yī)學(xué)CT/MR圖像三維可視化在醫(yī)學(xué)診斷、手術(shù)規(guī)劃以及模擬仿真、整形及假肢外科、放射治療規(guī)劃、解剖教學(xué)等方面有著重要的應(yīng)用。
　　醫(yī)學(xué)CT/MR圖像三維可視化的主要研究?jī)?nèi)容包括醫(yī)學(xué)圖像的預(yù)處理，組織或器官的分割和提?。唤M織三維幾何表面的構(gòu)建；組織的體繪制以及重建后的交互操作等。本文對(duì)醫(yī)學(xué)圖像(CT/MRI)三維可視化的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，并開(kāi)發(fā)了一套醫(yī)學(xué)斷層圖像三維可視化應(yīng)用系統(tǒng)。
　　對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行預(yù)處理和分割是

3、保證重建模型準(zhǔn)確表達(dá)其相應(yīng)組織器官的前提。本文針對(duì)醫(yī)學(xué)圖像本身和噪聲嚴(yán)重的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了幾種濾波方法，同時(shí)針對(duì)四種不同方式的分割方法分別提出了相應(yīng)的分割算法，以滿(mǎn)足不同醫(yī)學(xué)圖像的分割要求。
　　MarchingCubes(MC)算法是基于規(guī)則體數(shù)據(jù)提取等值面的經(jīng)典算法。本文實(shí)現(xiàn)了該算法對(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)MC算法存在表面不光滑、小面片過(guò)多等缺點(diǎn)，提出了等值面平滑方法和邊刪除的網(wǎng)格簡(jiǎn)化算法。運(yùn)行實(shí)例表明，平滑

4、后，三維重建后顯示的效果得到了顯著改善，顯示的解剖結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)清晰度與真實(shí)感明顯提高。模型的網(wǎng)格簡(jiǎn)化90％后，依然能保持原模型能夠的特征和較好的視覺(jué)效果，并大大提高了實(shí)時(shí)交互繪制的能力。
　　本文對(duì)光線投射(Ray-casting)和基于硬件的二維紋理映射兩種體繪制算法進(jìn)行了深入的研究，重點(diǎn)論述了光線投射法的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法。同時(shí)通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)了兩種算法。
　　論文最后綜述了本文設(shè)計(jì)的醫(yī)學(xué)CT/MR圖像三維可視化系統(tǒng)。詳細(xì)地對(duì)