文档介绍：华中科技大学硕士学位论文医学图像的三维可视化技术国内外发展概况1895年德国科学家伦琴发现了X射线,随之X射线、***设备的诞生,使得医学图像进入高速发展时期。如果说20世纪是医学图像发展的世纪大量新的成像技术被发现,那么21世纪就是医学图像应用的世纪。近几年来,三维可视化技术一直是国际上计算机图形学的研究热点。国外发达国家在三维可视化技术方面起步较早,生产制造很多现在应用的医学可视化系统。目前,世界上有一些国家己经研究出了一些面向临床应用的医学图像处理与分析系统,如美国宾夕法尼亚大学的MIPG小组的3DViewnix系统、纽约州立大学的VoIVis系统、麻省理工大学(MIT)人工智能实验室和哈佛医学院附属伯明翰女子医院合作开发的3DSlice软件,GE公司的GEMedicalSystem产品、SIEMEN5、东芝、PHILIPS等公司的图像处理与分析系统。但这些系统很多是依附于图像设备厂商提供的,价格昂贵,一般都基于高档工作站,能提供多模图像数据的可视化分析,这些系统依据不同的目的而开发。使用方法也不尽相同。提供多模图像数据的可视化分析但不能在普通计算机上运行。这些系统功能和侧重点各有不同。我国就进口了大量的精密医学设备和配套的系统应用于临床。国外发达国家尤其是美国非常重视医学图像算法平台的研究。为了开发高质量的医学图像软件和算法平台美国国家卫生院下属的国立医学图书馆每年投入巨资支持三家科研机构对医学图像算法平台的研究[3]。我国对医学图像三维可视化技术的研究尚处于起步阶段。目前,希望研制具有自主知识产权的三维可视化软件系统的呼声很高。为此加快医学三维可视化技术研究,开发出可实现三维重建和数值仿真的系统,对于扩大数值仿真在医学上的应用具有重要意义。同时,研究和发展医学图像的关键技术、发展相应产业是我国计划于2020年成为世界制造业大国和软件大国的重要举措之一[4]。医学图像的三维可视化技术的应用医学图像的可视化是利用医学成像设备所获得的体数据获得三维立体图形的过程,实质上也就是体数据场的可视化过程。医学图像三维可视化技术在医学领域的诊断和治疗等方面发挥着越来越不可替代的作用,主要应用在以下几个方面:(1)基于医学图像的计算辅助诊断重构出清晰的人体组织和器官的三维结构,为医生提供逼真的显示手段和定量2华中科技大学硕士学位论文分析工具。(2)虚拟内窥镜把视点置入人体器官内甚至血管中,进行视点漫游、变动视距、调整视角,对视点前方组织结构进行动态的实时绘制和显示,可帮助医生在电脑屏幕上完成内窥镜检查。(3)外科手术模拟和导航进行手术规划和手术过程的模拟,提高手术的可靠性和安全性。(4)放射性治疗计划的制定以及模拟在感染或放射情况下,精确复杂的虚拟手术干预将是十分必要和重要的。采用虚拟临场技术可以使医生免受射线的侵害[5]。论文的主要研究工作本文研究了基于VTK的医学三维可视化系统的实现方案,具体描述了本系统的研究工作、研究方法以及最终实现。本文的主要研究工作包括:(1),如CT断层成像、核磁共振成像、超声波成像、PET成像技术;(2)讨论了CT断层成像的原理、CT成像的过程以及影响CT成像效果的CT窗技术、伪彩技术;(3)阐述了医学三维可视化技术的五种基础算法,深入研究了移动立方体算法以及等值面绘制的过程和原理;(4)在分析医学三维可视化技术的五种基础算法上,归纳总结出医学三维可视化开发流程;(5)依据医学三维可视化开发流程,利用MFC和VTK可视化开发包,实现了医学三维可视化系统;(6)以大量试验结果论证了该系统所具备的主要功能,如图像格式转换、图像预处理技术、多幅图像浏览、三维可视化等功能。标准当今,以数字化图像设备为信息节点形成的医院网络信息系统,构成了现时代数字化医院的基础,是医学领域体现中央关于数字化和信息化带动产业革命的标志。各种人体成像设备构成了医疗器械行业中技术含量和附加值最高的一类医疗设备。这些医疗设备目前已经广泛地分布在医院的放射科和核医学科等有关科室,而且正向诸如介入治疗科,神经外科等科室扩展。从信息源的角度看,医学图像是容量最大的人体信息,和人的生化检查的信息一起,存放在健康信息工作站(HIW:HealthInformationWorkstation),把人的一生和整个家庭的信息库建立起来,把这些信息库在社区整合并和社会联网,和现在医疗机构的图像仓贮、通讯管理系统(PACS)以及医院的信息管理系统(HIS:HospitalInformationSystem)连接起来,形成全社会的人体信息网络。这样的网络把整个城市的医疗机构、教学单位和其它医学单位连接起来,把医疗服务深入到每个家庭,形成一个非常广泛的健康信息网络系统。在医疗机构内部,医学图像已经成为每个医生进行疾病诊疗的信息来源。按照患