文档介绍：第三军医大学
博士学位论文
CT三维表面重建辅助颌面部整形手术系统的研究
姓名:唐震
申请学位级别:博士
专业:影像医学与核医学
指导教师:巫北海
20040501
第三军医大学博士学位论文
三维表面重建辅助颌面部整形手术系统
的研究
博士研究生唐震
导师巫北海教授主任医师
第三军医大学西南医院放射科重庆 400038

中文摘要

前言
颅面部结构复杂是多个重要器官集中区同时又关系到
容貌涉及颅面部的外科手术难度高危险性大而且必须容
貌与功能兼顾颅面部整形外科对影像学提出了较高的要求
要求术前必须准确诊断确定病变范围提供三维立体视觉
显示复杂的空间结构准确测量三维形态参数设计手术径路
和方案模拟手术预测手术对面容的影响等为了满足颅面
部整形外科的临床需求三维重建辅助颅面部整形手术系统
开始出现它是最近的多年间兴起的新兴交叉学科正方兴
未艾特别是在最近几年得到了广泛的应用发展非常迅速
一直是国内外研究与应用的热点但是目前所有虚拟颅面部
整形手术系统都存在这样或那样的不足或缺陷临床使用的虚
拟手术系统远没有达到理想的目的多数也只是进行切割旋
转测量观察器官间的比邻关系操作比较麻烦使临床应
用受到了限制和不方便面部三维计算机手术设计和结果预测
的研究目前尚处于起步阶段不能达到交互式和实时手术预
测也仅局限于骨性部分而且不能预测软组织改变本研究利
用三维影像可视化和计算机技术通过扫描得到患者的头颅
断面数据将采集到的数据传入自行开发的计算机虚拟颅面部
虚拟手术和预测系统目的是开发一种使用方便能虚拟手术
和预测手术对面容的影像的系统
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第一部分建立颅面部虚拟手术系统

目的
建立一个可以进行虚拟颅面部整形手术的计算机系统
材料与方法
在上海英迈吉东影图像设备有限公司的帮助下在计算机
环境下采用面向对象的设计和软件工程规范
用语言编写要求具有丰富的图形图像处理与分析功能
不仅具有完善的二维图像处理分析功能而且具有强大的三维
处理与分析网络传输与数据存储等功能在软件开发过程中
借鉴了国内外优秀图像工作站的相关技术还集成了大量课题
组成员自己过去的研究成果系统采用全中文用户图形界面
结果
该系统实现的功能如下
全面的数据接口解决方案
支持网络环境
支持通信网关方式从网络获取影像数据可以直接
读取标准格式文件
可以直接读取多数厂家以格式为主体的数
据文件
支持各种通用图像格式如等
强大的二维和三维影像操作处理功能
丰富的二维图像处理功能能对影像进行窗宽窗位调
整滤波去噪缩放翻转值的读取镜像多部位同
步播放与放大等操作
具有对正常组织和异常病变部位的分割功能和三维重建
等功能
具有对三维模型进行旋转变换及多层组织的面显示体
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显示功能
可以实现切片重组手术模拟等操作
具有对象标注测量功能
灵活的数据管理方式
用户可以选择数据库或文件管理方式
本地数据库可以管理个病人资料
结论
手术仿真操作的过程即是交互式目标结构数据操作的过
程首先将三维体数据分解成若干空间子区域在每个子区域
内选择不同的目标对子区域内指定目标进行空间平移和旋转
显示在本系统中这种空间子区域用一个多面体来进行定义
运用计算机图像图形学方法不必对原始数据作任何改动即
可对该多面体内的指定目标进行任意方向移动和旋转不将其
简单的消隐而是与余下的部分同屏显示所谓切割即将某集
合内的数据去除而让其两边的数据分开而所谓移动即是
将该集合内的数据搬走由于将原始三维数据完好地保存着
改变的只是子区域的多面体描绘结构因此可反复模拟操作

第二部分辅助颅面部虚拟手术系统准确性检测

目的
通过计算机三维模型测量和直接测量的比较检测辅助颅
面部整形手术系统的准确性以便应用于临床
资料与方法
图像采集
检查对象名男女年龄岁平均
岁名是因头晕头痛等症状来检查需要进行头部鼻
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咽部扫描但检查结果正常的患者
扫描方法用螺旋对检查对象进行常规扫描
电压电流矩
阵重建算法为标准算法扫描支架无角度扫描时
检查者仰卧于检查床扫描范围从下颌骨最低点连续向上扫描
至颅顶包括整个头颅行水平扫描扫描后将图像的原
始数据进行厚层到薄层再重建重建成为层厚的图像
重建模型三维测量
分别将每人的二维扫描图像输入工作站和虚拟手术
工作站进行三维表面重