基于CT的椎骨組織分離與碰撞檢測(cè)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、鑒于脊柱外科矯正手術(shù)具有較高的醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)，為了有效地防范或降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的幾率，利用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展脊椎外科矯正的術(shù)前計(jì)劃、模擬、訓(xùn)練等工作正在被提到當(dāng)代計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)學(xué)的議事日程之中。本文針對(duì)計(jì)算機(jī)虛擬脊椎矯正手術(shù)中的部分關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)開展了包括CT圖像預(yù)處理、三維體數(shù)據(jù)重構(gòu)、椎骨分離以及椎骨間碰撞檢測(cè)等方面的研究。并在完成上述關(guān)鍵技術(shù)的研究基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)初級(jí)版本的計(jì)算機(jī)虛擬脊椎矯正平臺(tái)。本文研究的主要內(nèi)容包括： 1．針

2、對(duì)椎骨CT圖像的特點(diǎn)從濾波、增強(qiáng)和二值化三個(gè)方面對(duì)圖像序列進(jìn)行預(yù)處理。對(duì)傳統(tǒng)的中值濾波進(jìn)行優(yōu)化，不僅有效的消除了噪聲，加強(qiáng)了圖像的邊緣信息，而且與傳統(tǒng)方法相比提高了運(yùn)算效率。 2．對(duì)表面繪制和體繪制兩種繪制方法的常用算法進(jìn)行研究與實(shí)現(xiàn)，從而為椎骨的分離和虛擬矯正過程提供精確的操作對(duì)象。 3．針對(duì)椎骨分離過程中遇到的問題，提出了一種椎骨自動(dòng)識(shí)別分離算法。該算法以三維重構(gòu)后的體數(shù)據(jù)為輸入對(duì)象，不需要人工的選取種子點(diǎn)便可以直接

3、從脊椎體數(shù)據(jù)中分離出具有相似灰度值的每塊椎骨模塊。 4．實(shí)現(xiàn)了碰撞檢測(cè)功能。分析當(dāng)前已有的碰撞檢測(cè)技術(shù)，對(duì)多種碰撞檢測(cè)算法進(jìn)行研究與對(duì)比，針對(duì)虛擬手術(shù)過程中椎骨具有剛性的特點(diǎn)，詳細(xì)介紹并實(shí)現(xiàn)了適合椎骨間碰撞檢測(cè)需求的OBB算法。 5．依據(jù)以上的研究，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)虛擬脊椎矯正手術(shù)操作平臺(tái)的初級(jí)版本“VRSpineRe1.0”。該系統(tǒng)主要具有CT圖像預(yù)處理、三維體數(shù)據(jù)重構(gòu)、椎骨組織分離以及碰撞檢測(cè)等功能。 該