医学图像重建范文

导语：想要提升您的写作水平，创作出令人难忘的文章？我们精心为您整理的13篇医学图像重建范例，将为您的写作提供有力的支持和灵感！

篇1

关键词：医学图像处理；3D图像重建；VTK；ITK

Key words: medical image processing；3D image reconstruction；VTK；ITK

中图分类号：TP393文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）24-0161-02

0引言

计算机断层扫描仪（CT）、核磁共振成像（MRI）和3D-4D超声波立体影像诊断等3D医学成像诊断设备已得到广泛应用。这类设备通常使用切片扫描技术，将所得到的数码切片图像系列以DICOM文件格式保存起来，并据之还原为3D图像。这些设备所生成的数码图像数据也可以导出并存放到其他存储设备如计算机或网络硬盘中，供医生和研究人员采用医学图像软件重建其3D图像进行浏览和分析。

医学3D图像重建技术是计算机可视化领域的一部分，它使用2D切片图像系列来重建三维图像，这些2D切片图像系列可由不同种类的医学扫描设备生成，并以DICOM文件格式存放其图像和各种参数。不同类型的设备有其不同的扫描采样参数，如CT通常使用高对比度平行扫描切片，MRI使用低对比度平行扫描切片，而超声波扫描仪一般使用低对比度的平行或散射切片。一般来说，医学3D图像重建的基本步骤如下：

第一步：将2D切片图像系列（以DICOM格式存放的一组文件）读入内存并还原其位置和排列顺序，组成数据体；

第二步：使用某种绘制技术将数据体转换为3D图像。

通常用于医学图像的绘制技术有多平面绘制（MPR，Multi-Planar Rendering），表面绘制（SR，Surface Rendering）和体绘制（VR，Volume Rendering）等。我们开发的VascuView3D就是一个3D医学图像重建系统，该系统可用于将CT和MRI等设备生成的2D病患切片图像系列转换成3D图像。VascuView3D同时集成了体绘制、表面绘制和多平面绘制等3D视图。

1几种主要绘制技术

1.1 多平面绘制MPR技术多平面绘制技术用于切片结构重建，即根据垂直轴向扫描的切片系列重建出冠状轴向平面投影和矢状轴向平面投影。实际上，VascuView3D所使用的MPR算法并不局限于重构正交方向上的投影，也可以用于重构出三维空间上任意平面方向上的投影图像。MPR技术的优点是计算量较小，因此可用于配置较低的计算机。

1.2 表面绘制SR技术表面绘制技术是用一组等值面来表现3D对象。在各切片上，同一等值面中各点的密度相同。表面绘制技术用于将一种组织和其他组织区分开来，如从头部的切片系列中分离骨头和肌肉，或者从肌肉组织中分离血管等。表面绘制技术通常用于高对比度数据。

在表面绘制技术中，有两种主要的等值面重建方法：

①基于轮廓的表面绘制：使用从各切片中提取的等值面阈值来重建等值面；

②基于体素的重建：直接从标明等值面阈值的体素来重建等值面。在这类算法中，最好的是移动立方体算法，其他类似的算法还有移动四面体算法和分割立方体算法。

在VascuView3D提供的表面绘制算法中，用户可以提供一个等高值以得到更好的绘制效果。

1.3 体绘制VR技术体绘制技术使用穿过对象体的投影光束来实现对象体的透明化。沿着每一根光束，对每个体素计算其透明度和颜色，然后再根据沿各光束计算出的数据重整为图像平面上的像素。体绘制技术所产生的图像是半透明的立体灰度图像，也可以根据不同的需要对其进行着色处理。这种3D图像对理解对象的整体结构非常有用，是医学3D图像软件中最重要的界面视图。体绘制技术的缺点是计算工作量很大，如果用户的计算机配置较低，则响应时间很长，它可用于低对比度数据。在实现体绘制技术时，主要用到下面两种射线投影方法：

①对象顺序法：投影光束从对象体的后方向前投射（从对象体到图像平面）；

②图像顺序或光线投射法：投影光束从前方向后穿过对象体（从图像平面到对象体）。

此外还有一些其他方法可用于3D图像合成，在医学图像处理中常用的有：最大密度投影、最小密度投影，α合成和非实感体绘制等。在实际的三维图像软件中，这些方法通常都和以上各种绘制技术结合起来使用。

在VascuView3D中，同时提供了MPR、VR和SR三种不同的绘制界面供用户选择，在不同的绘制界面中，还提供了相应的参数调整手段，以达到最好的显示效果。

2由平行切片系列重建3D图像

平行切片数据系列可由计算机断层扫描仪（CT）或核磁共振（MPR）等设备生成，并以DICOM文件系列的方式存储。除了2D图像点阵数据外，存放于DICOM文件中的还有关于患者和设备的有关信息，以及各种扫描参数。

平行切片设备所使用的扫描间距通常在0.5到2.0毫米之间。从CT数据重建3D图像比较容易，这是因为CT采用高对比度扫描。在使用上节所述的各种绘制方法得到3D图像之前，首先应在计算机内存中按原来的顺序和位置排列好平行切片来组成数据体。由于数据量很大，所以对计算机的内存容量的要求比较高。

3VascuView3D系统的开发

3D医学图像重建系统VascuVeiw3D是VascuBase医学信息管理系统的一个组成部分，用于从病患医疗档案中存放的CT和MPR图像系列文件中重建其3D图像，供医生和研究人员分析使用。VascuView3D使用Visual C++.NET开发，并使用了可视化工具包VTK（Visualization Toolkit）和ITK（Insight Segmentation and Registration Toolkit）中提供的各种3D算法。

3.1 VTKVTK是一个广泛应用于3D计算机图形图像处理和可视化编程的开源软件包。它由一组C++类库和几种交互式界面接口如Tcl/Tk、Java以及Python组成。VTK支持各种可视化算法，包括标量的、矢量的、张量的研究面向容积的算法；支持高级模型算法如：隐式模型、多边形裁剪、网格平滑、分割、等值面，以及德洛内三角（Delaunay Triangulation）算法等。VTK有一个内容丰富的信息可视化框架，有一整套3D交互组件，支持并行处理。VTK可运行于多种操作系统平台上，如Windows、Linux、Unix及Mac。

3.2 ITKITK是一个多平台的图像分析工具的开源软件包，具有强大的医学图像分割和配准功能，包括许多高水平的多维图像分析算法，如用于等值面提取的移动立方体算法。ITK软件并不提供对图像界面的直接支持，因此需要和VTK等可视化软件结合使用。ITK还包含了对DICOM文件的读取功能，这对提取存放于DICOM文件头中的各种参数非常有用。

3.3 VasucView3D软件结构图1说明了VascuView3D系统的结构。作为医学信息管理系统VascuBase的一个组件，VascuView3D被设计成内嵌于VascuBase用户界面的一个OCX控件。

3.4 VascuVeiw3D软件界面设计VascuVeiw3D的主界面类似某些商业医学软件系统，见图2。左面是2D切片系列浏览窗口，右面用于显示重建的3D图像。在3D窗口上方有一个工具条，整合了若干常用功能按钮。VascuView3D还提供了丰富的菜单功能以方便用户。

3.5 VascuView3D的主要类结构

VascuView3D的主要类有：

clsDicomIOclsImageFileReaderclsImageSeriesReaderclsItkVtkData

clsMetaDataDictionary clsMetaDataObject

clsCastImageFilter；clsExtractImageFilter；clsFlipImageFilter；

clsRescaleIntensityImageFilter

vtkMFCWindow clsVascuView

其中Filter类的结构如图3所示。

3.6 VascuView3D的主要功能

VascuView3D的主要功能如下：

①读入2D切片序列文件，从中提取DICOM信息并构造对象数据体；

②选用合适的算法重建3D图像，可提供体绘制（VR）、表面绘制（SR）和多平面绘制（MPR）等视图；

③用户可通过系统界面对生成的3D图像进行各种操作，如旋转、平移、缩放、调整对比度和亮度，以及感兴趣区操作；

④对于体绘制视图，还提供了基于颜色对照表CULT（Color look-up table）的3D图像着色。CLUT是一种将一给定的颜色范围转换为另一组颜色的转换机制，可用于对三维灰度图像的仿真着色或伪彩色着色，以提高图像辨识率；

⑤对于表面绘制，可根据用户给定的轮廓值进行绘制。

4结论

3D医学图像重建软件VascuView3D用于根据CT或MRI输出的2D医学切片图像文件重建其三维图像，供医生和研究人员使用。该系统建立在VTK和ITK之上，使用Visual C++编程。该软件是医学信息管理系统VascuBase的一个重要组成部分，拥有令人满意的三维图像重建速度和方便的用户界面。

参考文献：

[1]曾更生.医学图像重建入门[M].北京：高等教育出版社，2009.

篇2

Comparison between images of threedimensional reconstruction of digital virtual pancreas and traditional profiles of anatomy

【Abstract】 AIM: To compare the images of the threedimensional reconstruction of the pancreas with profiles of the traditional teaching materials so as to provide more precise anatomical data for surgery and anatomical study. METHODS: Threedimensional reconstruction images of the pancreas based on the Virtual Chinese HumanF1 were used and compared with the traditional anatomical profiles. RESULTS: There were some distinct differences between the pancreas images of the threedimensional reconstruction and the profiles of traditional teaching materials for anatomy. The threedimensional reconstruction images were more precise and easier to understand. CONCLUSION: Virtual images， more precise in displaying the accurate structure of the human body， is a new approach to anatomical teaching and learning.

【Keywords】 threedimensional reconstruction; virtual image; anatomy

【摘要】 目的： 研究数字化虚拟胰腺三维重建图像与传统解剖学图像，试图为解剖学和临床外科提供更为准确的解剖学依据及解剖学研究方法. 方法： 采用基于虚拟中国人女性一号的胰腺三维重建及三维可视化数字图像资料，与传统的解剖学图像进行对比分析. 结果： 三维重建的图像与传统解剖学图像在某些结构上有明显的差别，三维重建图像更为真实直观，更加便于学习和理解. 结论： 虚拟重建图像形象逼真，能真实还原组织器官结构的本来面貌，是解剖学研究和学习的新途径.

【关键词】 三维重建；虚拟图像；解剖学

0引言

现代医学的发展始于对人尸体的解剖学研究，传统的解剖学是通过对人尸体的剖切、观察、测量，绘图还原人体结构而来的. 而CT，MRI现代影像技术的发展，拓宽了人体器官的观察与研究，通过电子计算机三维重建医学图像的方法开拓解剖学研究的新领域［1］. 我们通过比较胰腺三维重建医学图像与传统解剖学图像，试图为解剖学和临床外科提供更为科学的解剖学依据及解剖学研究方法.

1材料和方法

1.1材料

数据来源与三维图像重建： 本研究的原始数据来源于南方医科大学临床解剖研究所虚拟中国人女性一号（VCHF1）数据集［2］. 我们对经过配准的图像，采用ACDSee看图软件，从边界明显的图像开始，逐张审阅，确定边界. 然后Photoshop7.0对原始图像进行处理，采用套索、钢笔等图像处理工具，描绘胰腺及需要重建的组织结构图像边界，删除无关的图像要素，存盘，完成一次图像分割. 为了保证准确再现胰腺原始构像，图像处理必须从边界明显的图片开始，按图片序列逐一进行分割.

全部图像分割完毕后，将全部图像读入，然后应用高斯平滑算法进行平滑，接着使用等高面的算法进行边界的提取，分别提取胰腺、十二指肠、胆总管、动脉及静脉系统的表面信息，完成表面信息的提取后，再次使用平滑算法，以确保表面的平滑性. 最后将提取出来的表面信息写成Visualization Toolkit（VTK）文件. 至此，使用由VC+编写的GUI程序调用并显示这个VTK文件，就能看到最终的重建结果（Fig 1）.

1.2方法

根据专业研究方向，我们采用传统的解剖学教学例图，选取胰腺、十二指肠及腹部血管有关的解剖图像进行比较.

2结果

2.1重建图像与解剖学中相对应图像的比较在VCHF1数据虚拟重建的图像中，胰腺立体感强，能三维可视化，可以从不同角度进行观察，胰腺的外形复杂，可见胰腺周围组织结构在胰腺表面的压迹，充分反应了胰腺与周围组织互为渗透式结构的复杂性（Fig 1，2）. 传统的解剖学教学例图中的胰腺形态较为规则，未能充分表现胰腺复杂的毗邻关系（Fig 3）.

2.2腹主动脉和下腔静脉在三维重建图像中可见腹主动脉和下腔静脉之间有明显的距离（Fig 4），左右肾静脉不在同一平面汇入下腔静脉，下腔静脉因肾静脉的汇入明显变粗，并且走向有所改变. 传统的解剖学教学例图中的腹主动脉和下腔静脉则紧密相连，关系紧密，与肾静脉的关系表现不够（Fig 5）.

2.3十二指肠三维重建的十二指肠从降段到空肠起始处，肠管外形变化较大，降段扁狭，体现了受胆囊挤压的特点. 十二指肠降段的中下部分及水平段与胰腺的关系紧密，而十二指肠降段的起始部分则与胰腺有明显的距离（Fig 1，6），传统的解剖学教学例图中的十二指肠外形规则，完全包绕胰腺头部（Fig 3）.

2.4胆总管、门静脉、肝总及肝固有动脉解剖学教材中常把三者的解剖关系固定化［3］，三维重建所见的胆总管、门静脉、肝总及肝固有动脉的解剖关系在行程中有明显的变化，胆总管、门静脉及肝固有动脉在十二指肠的上缘较为接近，在十二指肠下缘胆总管与门静脉及肠系膜上静脉的关系并非紧密，有明显的间距（Fig 4， 6）.

2.5肠系膜上动脉及肠系膜上静脉三维重建的肠系膜上动脉和肠系膜上静脉，其主干与肢体上的同名动静脉不同，没有肢体同名动静脉那样的血管鞘，二者不并行，并非传统的解剖学教学例图上的样并行（Fig 7）. 肠系膜上动脉与肠系膜上静脉虽为同名动静脉，但肠系膜上静脉属门静脉系统，并不直接汇入下腔静脉，其功能决定其走向与同名动脉有所不同.

3讨论

3.1解剖学教学及学习的新方法和途径传统的解剖学二维平面图像在阐明三维立体的人体结构上有着先天的不足，美国可视人工程开拓了人体解剖学研究一个新的领域，虚拟中国人工程的成功已经催生了新的解剖学研究［4］. 我们基于VCHF1的胰腺三维重建及三维可视化数据图像资料，是人体胰腺及周围重要组织结构的真实还原，完全展示了胰腺及周围重要组织结构的解剖关系，能以三维可视化的方式从不同角度进行展示，可以根据需要设置不同的透明度，透视观察胰腺、十二指肠、胆总管、动脉及静脉系统的相互关系（Fig 4， 6），结合传统教材的图像与实体解剖，能更好地理解真实的三维人体结构，克服了解剖学教学中剖切后不能很好还原其真实解剖位置的不足，将使解剖学的教学更加充实和丰富多彩，对学习有极大帮助.

3.2解剖学图谱的三维可视化对传统解剖学的补充和发展传统的解剖学是通过对人尸体的剖切、观察、测量，绘图还原人体结构而来的，难免有人为的理想化因素（Fig 3， 5， 7）. 我们在实际工作中也常感到解剖学图谱与真实人体的差别，图谱上的二维平面图像也难以说明人体的三维立体结构. 通过与相应图像的比较，结合实际工作的经历，我们认为即使是传统权威教科书，有些图像与实际人体也是有较明显差别的. Reinig等［5］在美国可视人研究中认为虚拟重建的图像是实时互动真实的解剖学，可以弥补传统解剖学图谱的不足. 虚拟VCHF1数据是高度真实的人体断面数字化图像. 基于VCHF1数据三维重建的胰腺及周围结构三维可视化图像，是人体组织器官立体结构的真实体现，高度真实还原人体的胰腺及周围结构，是对传统教材中失真或理想化图像的完善和补充.

3.3解剖学图谱的三维可视化有助于临床外科的发展通过虚拟重建加深对临床解剖学的理解，是促进外科发展的有效途径. 方驰华等［6］证明三维重建肝脏管道是研究肝脏管道的理想方法. Uchida等［7］以CT图像的三维重建研究胰腺的血供. 充分理解胰腺周围解剖是胰腺十二指肠切除手术的关键，胰头癌根治手术还必须注意肾静脉［8］. 胰腺柔软，离体后不易定形，其在人的真实外形不易理解，胰腺及周围组织结构大多是腹膜后的深在器官，外科医生在一般的腹部手术中难以观察到，也因其复杂的周边结构不易进行探查和触摸，因此，常有高年资的腹部外科医师对胰腺及其周围结构感到陌生，这也可能是胰腺外科手术是腹部外科手术难点的原因之一. 本研究图像资料数字化，以三维可视化的形式，通过任意角度的旋转，全方位显示胰腺及其周围结构. 也可设置不同的透明度，或将任意若干种结构的透明度设置为0，将其隐藏（Fig 4， 6），便于对深面组织结构的观察理解，对临床医师理解掌握胰腺的解剖关系有极大帮助.

【参考文献】

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Zhong SZ， Yuan L， Tang L， et al. Research report of experimental database establishment of digitized virtual Chinese No.1 female ［J］. J First Mil Med Univ， 2003;23(3):196-200.

［3］ 徐恩多. 局部解剖学［M］. 第5版. 北京: 人民卫生出版社， 2004: 107-139.

［4］ 原林，黄文华，唐雷，等. 数字化VCHF1数据图像处理 ［J］. 中国临床解剖学杂志，2003；21（3）：193-196.

Yuan L， Huang WH， Tang L， et al. Image processing in treatment of digitized virtual Chinese No.1 female ［J］. Chin J Clin Anat， 2003;21（3）:193-196.

［5］ Reinig KD， Spitzer VM， Pelster HL， et al. More realtime visual and haptic interaction with anatomical data ［J］. Stud Health Techno Info， 1997;39:155-158.

［6］ 方驰华， 钟世镇， 吴坤成，等. 适用于CT薄层扫描和三维重建肝脏管道系统的灌注和铸型的建模研究［J］. 第四军医大学学报， 2003;24（22）:2076-2080.

Fang CH， Zhong SZ， Wu KC， et al. Perfusion and casting of hepatic duct system for thin slice CT scan and three dimensional computerized reconstruction ［J］. J Fourth Mil Med Univ， 2003;24（22）:2076-2080.

［7］ Uchida T， Takada T， Ammori BJ， et al. Threedimensional reconstruction of the ventral and dorsal pancreas: A new insight into anatomy and embryonic development ［J］. J Hepatobiliary Pancreat Surg， 1999;6(2):176-180.

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党的十八届三中全会，着眼于维护最广大人民根本利益、最大限度增加和谐因素、增强社会发展活力，提出了创新社会治理体制的新观点新要求新部署。近年来，重庆团组织为积极探索新时期社会治理有效模式，充分发挥枢纽型社会组织的职能作用，在全市创办了1.2万余所城乡社区市民学校。

一、城乡社区市民学校建设的意义

1.城乡社区市民学校建设的概念。重庆城乡社区市民学校，简称社区市民学校，是重庆共青团引导和服务青少年参与社会治理创新、促进民生改善、推动国家治理体系和治理能力现代化、社会和谐稳定的基层综合服务平台，培育践行社会主义核心价值观的基层工作阵地，助推五大功能区域发展战略的重要工作载体；是在深化群团改革试点中，由团市委牵头，工青妇科四家群团组织联手打造的重要工作品牌；是全国加强“青年之家”综合服务平台建设在重庆的生动体现和成功实践。

2.城乡社区市民学校建设的意义。加强城乡社区市民学校建设是培育和践行社会主义核心价值观的重要载体，是新形势下深化精神文明建设的有力抓手，是创新社会治理的有效途径，是加强基层服务型党团组织建设的实践平台，是推进志愿服务制度化的综合平台。社区是社会的基本构成单位，在构建和谐社会中起着重要的基础性作用，城乡社区市民学校创新了社区居民组织、凝聚和服务方式，通过大力弘扬“奉献、友爱、互助、进步”的志愿服务精神，在全社会形成向上向善的力量，为助推五大功能区域建设、实现“科学发展、富民兴渝”目标、全面建成小康社会广泛汇聚正能量。

二、城乡社区市民学校建设的途径

1.增强工作力量。增强工作力量是推进城乡社区市民学校建设的关键。要充分挖掘、整合和利用各种社会力量，调动各方积极参与，不断夯实城乡社区市民学校建设的办校基础。加大共建力度，依托社区大党委，充分整合社会资源，加强与辖区内的机关、企事业单位、社会机构联系对接，开展结对共建，建立“共建+接力”长效机制。发挥社区原动力，让社区群众参与社区管理和建设，发挥主人翁精神，实现自我管理、自我服务，努力实现“志愿者从社区来”的工作格局，保持城乡社区市民学校的持久生命力。推行“社工+志愿者”模式，充分发挥社^社会工作室的作用，鼓励有条件的区县，为城乡社区市民学校配备专业社工。开展项目规划设计和专业化个案服务，在志愿服务的组织、管理、培训和志愿者队伍的建设等方面进行业务督导，实现资源整合，优势互补，共同服务社区群众，提高城乡社区市民学校专业化服务水平。

2.丰富活动内容。丰富活动内容是推进城乡社区市民学校建设的重点。要以“党政高度关注、居民普遍需求、具有实施条件、志愿者乐于参与”为着眼点，注重项目整合，不断丰富活动内容，努力使城乡社区市民学校保持旺盛生命力。开展政策宣传，深入社区群众之中，用群众喜闻乐见的方式，广泛开展政策宣讲，使社区群众熟悉了解党委、政府的路线、方针、政策和重大战略部署，汇聚起改革发展的合力。收集社情民意，广泛开展走访调研，收集社区群众关注的热点、难点社会问题，收集社情民意，做好下情上达、上情下达。 开展文明素养提升活动，以培育和践行社会主义核心价值观为核心，着力提升广大社区群众的社会公德、职业道德、家庭美德和个人品德教育。开展群众性文化活动，积极开展社区群众喜闻乐见的文体艺术活动，丰富社区群众精神文化生活，促进邻里和睦，拉近邻里亲情。开展知识技能培训，帮助社区群众增强就业创业技能，促进就业创业。围绕社区群众需求，开办城乡社区市民学校移动课堂，使城乡社区市民学校成为社区教育的重要平台。 开展帮扶便民服务，大力开展结对帮扶、困难救助、双拥慰问、节日送温暖等活动。

3.整合各方资源。办校阵地是推进城乡社区市民学校建设的基础。要从实际出发，按照共建共用、一室多用的思路，拓展办校阵地。在城乡社区，主要依托社区居委会办公室、会议室、图书室、科普室、广场、基层文化站、公共服务站和辖区单位现有阵地等，建立城乡社区市民学校办公场地、活动场所。在公租房社区，协调公租房管理局提供公租房社区市民学校办公用房，依托社区公共事务用房、社区公共服务设施、社区广场等开辟活动场所。在有条件的小区，主要依托物业管理办公室、业委会办公室、会议室、小区广场、小区会所等，建立小区市民学校办公场地、活动场所。在美丽乡村建设试点村、高山生态扶贫搬迁移民安置点和有条件的农村，依托农村公共服务中心、基层文化站（室）、党员活动室、农家书屋等现有场地，建立乡村市民学校办公场地、活动场所。

4.强化组织保障。加强统筹协调，强化组织保障，努力构建分工协作、各司其责、齐抓共管的工作格局，形成共同推进城乡社区市民学校建设的强大合力。 加强工作指导，建立工作联系制度，引导青年志愿者走进社区，培育志愿者组织，广泛开展志愿服务。加大经费投入，充分发挥政府投入的引导作用，建立多渠道的筹资机制，加大对城乡社区市民学校建设的资金投入。营造良好氛围，注重典型选树，建立城乡社区市民学校激励机制，发挥好示范带动效应。进一步用好新媒体，城乡社区市民学校建立针对不同受众群体的微信群、QQ群，开设微博，开展各类新媒体主题活动，建立新媒体平台的互动传播。通过与专业机构合作、向社会征集创意设计、开展评选和推荐作品等方式，创作推出一批城乡社区市民学校的文化产品，努力营造良好的社会氛围。

参考文献：

[1]周劲松，杨艳杰；浅谈市民学校在社区文化建设中的地位

与作用[A]；不老的长江――第二届长江沿岸城市群众文

化发展论坛论文选[C]；2001年

[2]杨柳，李海梅；和谐的城市社区文化建设[J]；法制与社会；

2006年16期

[3]马海燕；浅析城市社区资源的整合[J]；北京政法职业学院

学报；2009年02期

篇4

中图分类号 R826.63 文献标识码 B 文章编号 1674-6805（2013）29-0045-02

随着交通、建筑业的飞速发展，胸部外伤逐渐成为急诊科中的常见病、多发病。胸部外伤是临床常见急诊，因胸腔内含有心脏和肺脏两个重要脏器，故死亡率高，文献报道可达25%[1]。胸部外伤患者病情危急，如何能够在短时间内快速、准确地诊断，成为诊断中的重点。多层螺旋CT及三维重建图像处理软件的应用，为临床提供了便捷、快速、直观的影像检查方法。笔者回顾性分析本院胸部外伤患者280例，目的在于探讨多层螺旋CT及图像重建处理软件在胸部外伤中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

病例资料来自本院2010年8月-2012年10就诊的胸部外伤患者，所有病例均行多层螺旋CT检查、图像重建，共280例，男195例，女85例，患者年龄18～75岁。

1.2 方法

使用SIEMENS Sensation多层螺旋CT机，采用容积扫描，扫描参数：螺距1.45：1，层厚7.5 mm，120 kV，200 mAs；重建层厚1.0 mm，间隔0.7 mm。扫描范围包括整个胸廓范围。扫描完成后，将图像发送至Syngo工作站，进行MPR（多平面重建）、CPR（曲面重建）、SSD（表面遮盖法）、VRT（容积再现）等图像后处理软件处理。由两名资深影像科医师对所得资料进行评估、诊断。

2 结果

本组资料共280例患者中，多层螺旋CT扫描及图像重建都发现异常，其中部分为复合外伤，肋骨骨折280例590处，合并肩胛骨骨折54例，液气胸158例，肺挫伤223例，其他部位骨折共48例（其中胸骨15例，锁骨26例，胸椎17例）；腹部脏器损伤24例，软组织损伤80例。

3 讨论

在常规胸部外伤患者中，首选检查为X线平片检查，以其方便快捷、低廉而被临床广泛应用，但是X线平片检查具有图像重叠多、定位不准确、密度分辨率低等客观原因，容易造成漏诊、误诊情况的发生。常规CT的推广应用，在一定程度上解决了X线平片中所遇到的问题，但是也存在定位不准确的问题。多层螺旋CT的应用推广，为胸外伤患者提供了强有力的检查技术支撑。有学者通过对比研究论证了多层螺旋CT较单层螺旋CT更具有全方面功能及特定的优越性[2]。多层螺旋CT机的采用真正实现了短时间、大范围容积扫描，真正实现了各向同性，能够真实的反映人体的解剖结构；同时配合图像后处理工作站，能够直观、快速、全方位地实现图像重建，节约了外伤患者的检查时间，实现了多脏器一站式快速检查，为及时发现病变，抢救患者生命，提供了保障。同时也为法医鉴定带来了一种全新的诊断思路[3]，为鉴定结论的科学性、准确性提供了保障。

胸部外伤患者常用的图像重建技术及特点。VRT具有立体感强，可多方位、多角度观察的优点，可以利用容积数据重建出类似立体的图像，能为判断肋骨骨折线及移位情况提供帮助。在实际工作中，仅仅依靠MPR来判断哪一根肋骨骨折是有难度的，通过在VRT多方位、多角度观察，可以对肋骨骨折的部位进行准确定位。外伤所致的肺内改变（肺挫裂伤、气胸、软组织损伤等）在VRT上则往往难以显示。SSD和VRT均属于三维成像技术，SSD以经过薄层重建的轴位图像为基础，依据预定的CT阈值来取得成像容积以内的2D图像，并有工作站将CT阈值以上的连续像素3D合成[4]，以显示目标表面为目标。SSD和VRT均可以实现任意轴向和多角度的观察，尤其是显示复杂结构区域的三维关系。由于SSD仅仅是利用的表面数据，所以在成像过程中丢失的信息较多，因此，阈值的设定决定图像的清晰度，如果阈值设置不当就很容易造成假象。MPR是在薄层重建基础上进行成像，可以从冠状位、矢状位或任意为斜面观察解剖结构及形态，重复性好。骨折的部位、断端移位情况及邻近组织改变都可以通过调整窗宽、窗位直接显示；对于肺内改变（气管损伤、肺挫裂伤、胸腔积液等）等情况也都可以全面、清晰显示。CPR能够显示肋骨的全貌，可以进行曲面全景式的重建。有资料统计CPR、MPR的联合应用对骨折、脱位、骨折片的显示率达100%[5]。本组病例MPR、CPR对各部位骨折及肺内改变的诊断完全准确。

统计本组资料，肋骨骨折360处、胸骨骨折16例、胸椎骨折13例在轴位图像上未见异常，但在图像重建中发现存在骨折；肺野情况的改变，需要调整窗宽、窗位仔细观察，在轴位图像、MPR、CPR图像中均能清晰显示。轴位像、MPR、CPR在显示各部位的骨折及肺野、软组织的改变效果为佳。窗宽、窗位的综合调整，有利于显示骨折部位和肺组织损伤情况，常常可显示X线平片漏诊的隐蔽性骨折[6-7]；MPR、VRT重建在显示各部位骨折具有优势。因此，在胸部外伤患者中，充分灵活利用多层螺旋CT的图像重建（MPR、CPR、SSD、VRT）对扫描区进行仔细、全方位、多角度观察，才能有效检出病变，从而避免漏诊、误诊的发生，为临床、法医鉴定提供可靠的依据。

通过本组病例分析，在多层螺旋CT图像重建中需要注意以下问题：外伤患者的躁动、不配合或金属等阳性异物，极易在图像重建中产生伪影及假象，造成病变的高估或假阳性诊断等问题的发生。因此，在工作中要注意甄别区分，通过本组病例分析发现假性骨折常呈多发对称、骨折线多不锐利，横断位图像不支持，并且与临床症状不相符；调整窗宽、窗位时软组织可见带状伪影。重复检查时假阳性征象消失。因此，检查前尽量去除体外异物、取得患者的配合、掌握好扫描时机，是减少伪影、避免漏诊、误诊的关键。

多层螺旋CT扫描及图重建的应用，能够一站式多脏器检查，快速、直观、全方位显示病变部位、程度；为胸部外伤患者诊断、治疗及判断预后提供了可靠、详实的影像学依据。

参考文献

[1]刘蓓蒂.胸部创伤的X线和CT诊断价值分析[J].南通医学院学报，2003，23（1）：100.

[2]王敏君，周志坚，龚洪翰.多层螺旋CT三维重建在骨关节损伤中的应用[J].实用放射学杂志，2004，20（1）：562-564.

[3]贾应武，蒋兆飞.螺旋CT三维成像在肋骨骨折法医鉴定中的应用[J].刑事技术，2003，28（2）：34

[4]Rubin C D，Date M D，Napel S A，et al.Three-dimensional spiral CT angiography of the abdomen：initial clinical esperence[J].Radiology，1993，186（1）：147-151.

[5]王广丽，张成琪.多层螺旋CT在骨关节创伤中的应用[J].医学影像学杂志，2005，15（7），610-611.

篇5

一、虚拟医学解剖实验概述

所谓虚拟医学解剖实验是指利用虚拟现实技术模拟解剖试验的过程，创建一种模拟现实环境的多维信息空间，通过这一空间获取与实际医学解剖实验接近或一致的信息。虚拟医学解剖实验的实现需要综合应用多种技术，包括计算机图形学技术、多媒体技术、人工智能技术、仿真技术、计算机网络技术、多传感技术、并行处理技术等。利用虚拟医学解剖实验室能够对虚拟的标本进行无限次的手术练习，且不受场地、温度等多种因素的限制。若制作的标本仿真度够高，还可用于大型医疗科研项目，其所具有的优越性是不可估量的。虚拟标本仿真度的高低主要由三维图像重建技术决定，因此三维图像重建技术是虚拟医学解剖实验的关键方法[5]。

二、虚拟医学解剖实验关键方法

—三维图像重建的原理三维图像重建这一词汇并不陌生，医疗领域的放射性检查中常应用这一词汇。所谓三维重建是指三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型。该种技术主要依赖计算机和图像处理技术实现，是在计算机中建立、表达客观世界的关键性技术。三维图像重建技术在虚拟医学解剖实验中的应用需要基于LabView平台获取最佳应用效果。现阶段，大部分三维精确重建算法均是以FDK算法为基础算法进行计算得到的，重建原理结合图1进行分析。图1为锥束圆形的扫描轨迹，其中x轴、z轴、y轴分别用于描述扫描区域做标记，u轴和v轴用于描述探测器投影数据坐标系，t轴和s轴用于描述射线源坐标系。以z轴为旋转中心轴进行旋转，s轴会一直经过射线源的中心，并与探测器平面保持垂直关系。为了方便极端，根据集合比例将探测器投影数据转换为经过原点O的平面投影数据，基于FDK算法的三维图像重建需要进行滤波和反投影的计算。滤波的计算公式为：滤波=aa2+b+c姨d•h（e），其中a为射线源中心与原点之间的距离，b和c均为旋转角夼下的投影，d为旋转角夼下的滤波投影数据，h(e)为卷积函数。反投影计算公式为：反投影（f(x,y,z)=2π0乙u2P(p,q)a），其中(p,q)用于描述重建体素点在滤波投影平面上的反投影点位置。

三、三维图像重建技术的应用

三维图像重建技术的应用主要包括两部分，分别为建立虚拟模型和制作虚拟模型，以简单的形体为例，可直接建立整体的三维模型，然后对各个剖切面进行处理，形成一个复杂的组合体。之后借助三维CAD设计虚拟模型的各个部分。本文以人的手臂为例，分析三维图像重建技术的实际应用，具体步骤如下：（1）首先建立一个整体三维模型，然后以剖切面为界限对各个部分进行处理，分别创建组成部分。（2）完成模型建立后使用三维CAD设计软件的输出插件功能生成VRML文件，将三维模型建好后在三维CAD设计软件中应用输出插件导出1wrl格式的文件，与VRML问卷和HTML文件基本相似，并用文本文件对场景和链接进行描述。（3）在VRMLPad中打开查看上一步骤导出的源代码，使用VRMLPad自带的文件压缩功能对文件进行优化压缩，得到人体手臂三维模型。（4）应用VRML的设计交互功能，通过VRML的脚本节点Script对场景对象进行定义和改变。脚本节点Script包括一个Java文件，在脚本节点Script初始化时应用，当收到事件指令后将执行相应的函数，该函数能通过常规的机制发送事件指令或直接向脚本节点Script指向的节点发送事件，最终通过双击“shoubi.1wrl”文件，之后可借助VRML浏览器浏览“shoubi.1wrl”文件。至此，完成了三维图像重建技术在虚拟医学解剖实验中的一次应用。

四、结论

综上所述，三维图像重建技术作为虚拟医学解剖实验的关键方法，能够将大量解剖学知识直接表现出来，使抽象的解剖学概念更加直观化、形象化，不仅能够节约昂贵的实验动物和人体标本，还能提高解剖实验过程的灵活性，避免真实解剖实验研究过程中存在的风险事件。但其也存在一些应用弊端，如在解剖实验教学中的应用，可能会导致学生缺乏对解剖基本技能的重视，忽视相关仪器的使用规范。因此，建议我国医疗领域和高等医学院校合理应用该项技术。

作者:张雷 李斌 单位:张家口学院

参考文献