一个基于PC的骨科手术模拟系统

为了更好地推广手术模拟系统，介绍了基于PC的骨科手术模拟系统的实现及应用.系统使医生能从特定患者的CT图像重构出三维表面模型，并使用了面向术式的手术模拟交互，改善了三维交互。通过手术模拟，医生在实际手术前可以选择合适的手术方案，从而降低手术风险。     

基于MIMICS软件的脊柱三维重建算法研究

探讨基于MIMICS图像处理软件的脊柱三维重建算法。采集真实患者脊柱部位的CT影像数据,应用比利时医学交互式影像控制系统软件(Materialise's Interative Medical Image Control System, MIMICS)对影像数据进行图像处理、三维重建。采用基于灰度值的阈值分割、蒙版编辑、区域增长等算法编辑图像,最后计算三维蒙版获得脊柱的三维模型。结果:获得可编辑的stl格式的脊柱三维模型。应用MIMICS软件可基于脊柱CT影像数据高精度、准确的、快速建立三维模型,以用于临床的测量、手术规划、3D打印和数字骨科的有限元仿真。     

虚拟手术中肝脏体实时切割系统

在检测二维医学图像的过程中利用医学图像的三维可视化技术有利于医生更加全面地分析图像数据,从而对病情做出准确的应对措施.以肝脏为例,首先提取可视人体数据集中连续横断面图像,采用区域生长的图像分割算法从连续的横断面图像中提取出肝脏轮廓的区域.然后对肝脏轮廓进行层间插值,利用VTK工具包结合面绘制方法构建出肝脏的三维模型.接着对初始模型进行一定程度的网格削减,降低数据冗余度,完成虚拟肝脏体的三维重建.采用CUDA架构进行肝脏体纹理的合成与映射工作,兼顾了体纹理的真实感和虚拟手术系统的实时性,对虚拟肝脏手术的发展有着重要的促进作用.     

可视化技术在医学中的应用

医学图像可视化技术作为有力的辅助手段，能够为医生提供其有真实感的三维医学图像，便于医生从多角度、多层次进行观察和分析，在辅助医生诊断、治疗等方面都发挥着重要的作用。本文就三维可视化技术及其在医学中的三维数据重构技术进行阐述和讨论。     

基于CT图像的脊椎骨组织分割

研究的内容是对CT图像切片进行三维重建并从重建的三维脊柱模型上分离出单个的脊椎椎骨。主要包括：对原始带噪CT图像进行噪声去除,对CT图像进行单一阀值结合形态学的分割,并仅保留脊椎部分图形;对分割后的结果进行三维重建,得到整个脊柱的三维模型;使用空间超邻域算法,将单个的脊椎椎骨从脊柱三维模型上分离出来。实验结果表明分离出来的单个椎骨效果良好,自动化程度较高,对虚拟脊椎矫正手术有一定的指导意义。     

特征重加权U-Net超声图像分割的骨结构重建与增强现实显示

在现有骨科微创手术中,医生通过观察屏幕上显示的二维骨结构X射线图像,引导手术器械置入并完成治疗.但这种方式不仅缺乏直观的三维信息,而且导致病人和医生暴露在大量的射线电离辐射下.为了解决该问题,提出特征重加权超声分割的骨结构重建与增强现实显示技术,将骨结构直观展示给医生,为医生提供无辐射的手术引导.首先,开发了一个特征重加权U-Net,从Free-hand超声图像中精确分割提取骨表面.然后,根据超声图像的姿态,对分割后的骨表面进行重建,获得三维骨结构.最后,使用立体全像技术对重建的骨结构进行增强现实显示,展示给医生.在仿体和真实患者超声数据集上进行了实验,所获得的骨结构分割精度为(88.51±1.44)%,骨结构重建误差为(1.29±0.11)mm.实验结果表明,所提出的基于特征重加权U-Net超声图像分割的骨结构重建与增强现实显示技术可以为外科医生提供直观的术中三维导航信息.     

利用ITK和VTK集成实现三维医学图像的分割

ITK是一个对图像进行分割配准处理的开源的、基于对象的软件系统.它提供几乎所有的主流医学图像分割算法,能够解决虚拟手术中三维图像分割问题.讨论了ITK中区域生长和Level set分割算法,对CT序列图像进行分割,最后通过VTK对分割数据进行三维重建.利用ITK和VTK的功能集成,对医学图像三维组织体分割,并实现分割结果的可视化.实验证明这种方法能够满足医生对局部病变区域观测的要求,实时性良好.     

虚拟手术系统技术现状

虚拟手术是近年来在国际上发展迅速的一个领域。通过利用虚拟现实技术,医生们可以模拟在由患者的CT或MRI数据所构建的病灶处三维图像上进行手术操作,对于确定病灶位置,制定最佳手术方案和保证手术成功都具有十分重要的意义。该文分别对虚拟手术技术中的图像分割技术、人体器官三维重建技术以及软组织变形技术等几个主要方面研究做出了介绍,并分析了其技术需求及技术关键相关问题,为进一步进行虚拟手术系统的研究工作打下了一定基础。     

股骨3D模型构建在股骨头置换手术中的应用研究

医学影像三维可视化图像处理技术将医学影像的诊断与分析方法从二维空间拓展到了三维空间,极大地增强了医生对影像信息的阅读能力与水平。通过多维度、多层次观察和分析病变组织与器官的的形态及其与周围组织与器官的空间位置关系,可以更准确地对患者进行诊断并制定有效的治疗方案。本研究在系统分析图像分割算法的基础上,应用Mimics医学图像处理专用软件,通过窗宽窗位调整、阈值分割、蒙板编辑、区域增长以及形态学等一系列图像处理操作,分离出股骨并实施了股骨解剖模型的三维重建。该模型可以任意选择解剖结构进行组合显示及多方位观察,可任意调整透明度和伪彩,为医疗诊断和治疗的手术前科学规划及手术过程中的准确导航提供了一种有效的方法。     

RSSS-II 脊柱手术机器人系统开发及其实验研究

手术机器人应用于脊柱手术中,辅助医生完成脊柱手术中钉道定位、钻钉道等操作,有助于降低医生工作强度,保证了手术操作的精确性、稳定性和安全性.文章针对椎弓根钉内固定术,设计研制了脊柱手术辅机器人系统RSSS-Ⅱ.首先,从脊柱手术的临床需求出发,充分考虑术中安全性、手术区域覆盖范围、患者术中摆位以及对机器人占地空间等多方面因素,设计六自由度串联式手术机械臂以及力反馈钻骨装置.其次,以椎弓根钉内固定术中准确定位为目的,对机器人导航定位所涉及的关键技术展开研究,构建了图像导航定位系统.最后,通过精度测试实验和离体样本骨实验,对关键技术及系统的精度、安全性等进行原理性验证.实验结果显示,脊柱手术机器人系统RSSS-Ⅱ能满足手术对精度的要求.