醫(yī)學(xué)虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的研究.pdf

1、醫(yī)學(xué)虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)(Virtual Endoscopy VE)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像技術(shù)與計算機圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、科學(xué)可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物.這項新技術(shù)通過CT、MRI等醫(yī)學(xué)掃描設(shè)備獲取人體的二維切片數(shù)據(jù),通過計算機將采集到的體數(shù)據(jù)生成人體各個器官的三維模型,之后,對生成的三維模型進行可視化顯示、內(nèi)窺漫游、病變定位等功能.該技術(shù)可模擬傳統(tǒng)醫(yī)用內(nèi)窺鏡對患者進行內(nèi)窺檢查,是疾病診斷的一種新的輔助手段,也是手術(shù)設(shè)計

2、和手術(shù)施行的新型輔助工具. 虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)實現(xiàn)主要涉及的關(guān)鍵軟件技術(shù)有:醫(yī)學(xué)圖像分割、三維重建技術(shù)、虛擬漫游等. 針對這些關(guān)鍵技術(shù),本文展開了如下幾個方面的研究. 在醫(yī)學(xué)圖像分割方面,根據(jù)人體組織器官的醫(yī)學(xué)解剖結(jié)構(gòu)特性,分別采用了SOFM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊C均值聚類方法,從腹部的序列CT數(shù)據(jù)中,正確地分割出每幀切片圖像中的結(jié)腸組織區(qū)域,獲得虛擬內(nèi)窺鏡需要的空腔體數(shù)據(jù). 在三維重建技術(shù)方面,分別實現(xiàn)了面繪制中的

3、關(guān)鍵算法,即Marching Cube算法,以及體繪制中的關(guān)鍵算法,即光線跟蹤算法.同時,針對兩種算法的缺陷進行了改進.并且應(yīng)用在本文的虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中,實際結(jié)果表明本文的改進方法可以取得良好的效果. 另外在此基礎(chǔ)上,本文還進行了混合繪制技術(shù)探索,實現(xiàn)了基于面繪制與體繪制的混合繪制算法. 并且針對本文實現(xiàn)的醫(yī)用虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng),提出了面繪制與體繪制在虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中混合應(yīng)用的實現(xiàn)方案. 在虛擬漫游技術(shù)方面,本文實現(xiàn)