基于CT圖像的脊椎三維重建與測量技術(shù)研究.pdf

1、隨著計算機斷層投影技術(shù)、核磁共振技術(shù)的發(fā)展，基于斷層數(shù)據(jù)的三維重建已經(jīng)成為目前國內(nèi)外的研究熱點。利用三維影像進行立體結(jié)構(gòu)形態(tài)以及定量化研究，已成為醫(yī)學(xué)研究中一種重要的形態(tài)檢測手段。脊椎測量作為人體測量的一個重要組成部分，在人類學(xué)、解剖學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、法醫(yī)學(xué)、醫(yī)療器械設(shè)計、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 本文以脊柱和脊椎的醫(yī)學(xué)理論為基礎(chǔ)，以計算機可視化技術(shù)為工具，研究了脊柱和脊椎的三維重建，并科學(xué)計算了脊椎三維幾何特征，主要研究

2、內(nèi)容包括： 1．三維重建。對CT掃描得到的脊椎二維斷層圖像，首先采用中值濾波完成圖像恢復(fù)。其次運用VTK和OpenGL完成脊椎的三維重建。采用Marching Cubes(MC)算法實現(xiàn)脊椎的面繪制，采用光線投射算法實現(xiàn)脊椎的直接體繪制。 2．三角網(wǎng)格模型的簡化。重建后的三維模型需要存儲的三角面片數(shù)目較多，對模型顯示、計算等方面都有影響。在分析已有簡化算法的基礎(chǔ)上，改進了一種基于離散曲率的邊折疊網(wǎng)格簡化算法，并用實驗驗證

3、了該算法的簡化效果。 3．三維測量技術(shù)。介紹了三維交互觀察、旋轉(zhuǎn)、拾取等技術(shù)，并運用VTK實現(xiàn)了三維空間點的拾取。針對脊椎的幾何特征，提出了一種測量椎管截面積的新方法，并用實驗驗證了該方法的可用性。給出了測量距離、角度、椎管截面積、椎管容積的方法，并以此為基礎(chǔ)完成了脊椎的三維測量。 4．本文設(shè)計并實現(xiàn)了脊椎三維重建與測量系統(tǒng)“SpineEditor”。該系統(tǒng)實現(xiàn)了CT數(shù)據(jù)讀取，圖像預(yù)處理，三維重建，網(wǎng)格簡化，三維顯示，三