基于VKH的三維人體腎臟自動(dòng)建模與系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、近幾十年來(lái),以計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)(CT)、核磁共振成像(MRI)、超聲(US)、磁共振血管造影術(shù)(MRA)、人體切片技術(shù)等為代表的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療中,“三維可視化人體”的研究已經(jīng)被越來(lái)越多的國(guó)家列入研究重點(diǎn)。本文在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,基于VKH數(shù)據(jù)集圖像,通過(guò)數(shù)據(jù)的預(yù)處理,面繪制和體繪制的實(shí)現(xiàn)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)交互技術(shù)和可視化方法,搭建了一個(gè)完整的腎臟的建模與仿真系統(tǒng)。具體包括以下內(nèi)容:
　　 1.針對(duì)VKH數(shù)據(jù)集的序列

2、切片圖像的預(yù)處理,本文研究并實(shí)現(xiàn)了相關(guān)的繪分割方法,包括基于像素的圖像分割、基于圖論的圖像分割;另外針對(duì)腎臟的生理特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了原始圖像中多個(gè)區(qū)域的同時(shí)分割。另外,還研究了序列圖像配準(zhǔn)方法。
　　 2.針對(duì)序列圖像的三維重建技術(shù),基于VTK進(jìn)行了實(shí)時(shí)的面繪制和體繪制。該過(guò)程基于VTK的渲染管線,支持多種格式的序列圖像的三維重建。而且,為了方便后續(xù)的分析處理過(guò)程,本文將三維重建得到的面模型、體模型及其紋理以文件的形式存儲(chǔ)起來(lái),使得分

3、析工作從繁雜的重建過(guò)程中解脫出來(lái)。支持多種格式之間的相互轉(zhuǎn)換,最大限度的支持3D文件的編輯操作。
　　 3.實(shí)現(xiàn)了模型的交互式操作。該系統(tǒng)利用分層設(shè)計(jì)和模塊化的思想,同時(shí)提供包括裁切和測(cè)量、組織劃分等功能在內(nèi)的多種交互操作。模型文件的讀取和渲染、交互操作能夠在普通的PC機(jī)上進(jìn)行實(shí)時(shí)交互顯示。
　　 本文所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)和算法均己集成到實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的VRKidney平臺(tái)中,相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和應(yīng)用案例驗(yàn)證了該方法的正確性與