义齿三维模型构建中海量点云数据模型的精简方法

背景：义齿三维模型的构建始终是义齿计算机辅助设计与制造系统的核心,而构建的三维模型的精度与效率又与对海量的原始点云数据进行精简密切相连。现有的点云精简技术,并不能完全满足义齿处理的特殊要求。目的：针对义齿的原始点云数据进行精简,以便以最少的点,实现最有效的表达。方法：通过三维栅格法对海量的原始离散点云数据进行拓扑重建形成一个个栅格,然后在每个栅格内拟合出平面和二次曲面,并利用弦差法来评定哪些栅格内点需要保留,哪些栅格内点需要继续八叉树剖分,从而保留曲率较大处的点云及其曲率和法向量。结果与结论：结果表明,该算法简单高效,所提出的点云精简算法适用于逆向工程中测量所得的散乱无序的点云数据,能够对大量密集数据进行直接而有效的精简,并且对曲率变化大且含有较多细节特征的区域保留更多的细节信息。提示通过3DSS-STD-Ⅱ型结构光三维扫描仪得到的义齿点云数据在λ=0.7,ε=0.0003mm,时的精简效果最好。     

应用三维成像和快速成型技术构建犬下颌髁突模型

背景：颅颌面骨为不规则骨,具有复杂的三维立体结构。对于颅颌面的骨缺损,进行个性化精确修复十分重要。计算机辅助设计、计算机辅助制造和激光扫描技术是近年发展起来的高新技术,通过这些技术可以实现颅颌面个性化骨形态结构的三维仿真。目的：设计一个由计算机辅助设计、计算机辅助制造和激光扫描技术组成的数字医学系统,以实现生物材料对下颌骨髁突等形态的三维模拟。方法：通过CT扫描获得犬头颅影像信息,计算机辅助设计、计算机辅助制造实现下颌骨形态的三维重建影像,影像数据输入三维打印机,快速成型获得下颌骨髁突的树脂阳模。阴阳模转换获得相应石膏阴模,聚羟基乙酸/聚乳酸阴模内成型,激光三维表面扫描检测聚羟基乙酸/聚乳酸支架和影像原型匹配的精确度。结果与结论：聚羟基乙酸/聚乳酸支架和影像原型匹配的精确度检测结果显示,当测试点误差小于1.0mm时,复合率大于95%。提示通过这套数字医学系统,可实现颅颌面骨形态结构生物材料的三维仿真,为下颌骨骨缺损的精确修复打下基础。     

应用三维成像和快速成型技术构建犬下颌髁突模型

背景:颅颌面骨为不规则骨,具有复杂的三维立体结构。对于颅颌面的骨缺损,进行个性化精确修复十分重要。计算机辅助设计、计算机辅助制造和激光扫描技术是近年发展起来的高新技术,通过这些技术可以实现颅颌面个性化骨形态结构的三维仿真。目的:设计一个由计算机辅助设计、计算机辅助制造和激光扫描技术组成的数字医学系统,以实现生物材料对下颌骨髁突等形态的三维模拟。方法:通过CT扫描获得犬头颅影像信息,计算机辅助设计、计算机辅助制造实现下颌骨形态的三维重建影像,影像数据输入三维打印机,快速成型获得下颌骨髁突的树脂阳模。阴阳模转换获得相应石膏阴模,聚羟基乙酸/聚乳酸阴模内成型,激光三维表面扫描检测聚羟基乙酸/聚乳酸支架和影像原型匹配的精确度。结果与结论:聚羟基乙酸/聚乳酸支架和影像原型匹配的精确度检测结果显示,当测试点误差小于1.0mm时,复合率大于95%。提示通过这套数字医学系统,可实现颅颌面骨形态结构生物材料的三维仿真,为下颌骨骨缺损的精确修复打下基础。     

计算机辅助设计与制造固定桥连接体受力的三维有限元分析

背景:义齿计算机辅助设计与制造技术是集多种学科为一体的高新技术,世界各国已开发了十几种口腔计算机辅助设计与制造系统,但是这些系统的功能仍不够完善,且价格昂贵,只有开发具有自主知识产权的系统才是根本的解决方法.目的:在研究国产计算机辅助设计与制造系统的基础上,通过对连接体的受力分析,对后牙固定桥进行优化设计.方法:建立固定桥的三维有限元模型,设计不同的连接体类型,在垂直载荷作用下,比较不同条件下连接体的受力情况.结果与结论:不同外形连接体受力情况不同,带有圆弧过渡面的连接体受力小于无过渡面的连接体,圆弧半径与连接体面积匹配时方能减小连接体受力.提示应该将连接体设计为带有圆弧过渡面的形式.     

消融导管三维定位导航系统中心脏多腔模型的构建

背景:目前,心内膜三维标测系统的研制是国内外医学工程学界的一个热点。国外已经推出了适用于临床的系统,但是其价格极其昂贵;国内还只是处于研究阶段,因此,在心内膜三维标测系统的国产化方面任重道远。目的:采集分析消融导管三维定位导航系统的建模数据,并重构心内膜三维几何模型。方法:心内膜三维建模数据的采集直接关系到建模质量的高低。以离散点的形式将数据采集过程进行可视化,可获得全面和有效的建模数据点集;通过对所得的点云数据进行凸包运算,获取数据集的表面极值点,构造用边界表示的多面体模型;最后以生成的多面体为基本体素,采用离散法造型完成建模过程。并使用可视化类库VTK,成功的重构了心内膜三维模型。结果与结论:仿真实验表明,实验提出的方法可以较全面、高效地采集建模数据,重构心内膜三维模型。提示重构的心内膜三维几何模型可以为消融导管三维定位导航系统提供技术支持。     

消融导管三维定位导航系统中心脏多腔模型的构建

背景：目前,心内膜三维标测系统的研制是国内外医学工程学界的一个热点。国外已经推出了适用于临床的系统,但是其价格极其昂贵;国内还只是处于研究阶段,因此,在心内膜三维标测系统的国产化方面任重道远。目的：采集分析消融导管三维定位导航系统的建模数据,并重构心内膜三维几何模型。方法：心内膜三维建模数据的采集直接关系到建模质量的高低。以离散点的形式将数据采集过程进行可视化,可获得全面和有效的建模数据点集;通过对所得的点云数据进行凸包运算,获取数据集的表面极值点,构造用边界表示的多面体模型;最后以生成的多面体为基本体素,采用离散法造型完成建模过程。并使用可视化类库VTK,成功的重构了心内膜三维模型。结果与结论：仿真实验表明,实验提出的方法可以较全面、高效地采集建模数据,重构心内膜三维模型。提示重构的心内膜三维几何模型可以为消融导管三维定位导航系统提供技术支持。     

Validation of three-dimensional models of the distal femur created from surgical navigation point cloud data for intraoperative and postoperative analysis of total knee arthroplasty

Purpose

Despite the success of total knee arthroplasty, there continues to be a significant proportion of patients who are dissatisfied. One explanation may be a shape mismatch between pre- and postoperative distal femurs. The purpose of this study was to investigate methods suitable for matching a statistical shape model (SSM) to intraoperatively acquired point cloud data from a surgical navigation system and to validate these against the preoperative magnetic resonance imaging (MRI) data from the same patients.

Methods

A total of 10 patients who underwent navigated total knee arthroplasty also had an MRI scan <2 months preoperatively. The standard surgical protocol was followed which included partial digitization of the distal femur. Two different methods were employed to fit the SSM to the digitized point cloud data, based on (1) iterative closest points and (2) Gaussian mixture models. The available MRI data were manually segmented and the reconstructed three-dimensional surfaces used as ground truth against which the SSM fit was compared.

Results

For both approaches, the difference between the SSM-generated femur and the surface generated from MRI segmentation averaged less than 1.7 mm, with maximum errors occurring in less clinically important areas.

Conclusion

The results demonstrated good correspondence with the distal femoral morphology even in cases of sparse datasets. Application of this technique will allow for measurement of mismatch between pre- and postoperative femurs retrospectively on any case done using the surgical navigation system and could be integrated into the surgical navigation unit to provide real-time feedback.

     

Doppler myocardial imaging: A new method of data acquisition for three-dimensional echocardiography

The precise morphologic characteristics of any intracardiac tumor have important implications regarding surgical planning and operative repair. Three-dimensional echocardiography has proved to be a valuable clinical technique in this field. Current methods of three-dimensional reconstruction of two-dimensional images are based on the standard gray-scale imaging technique. However, precordial gray-scale data-set information is frequently of suboptimal quality because of data degradation caused by ultrasound attenuation by chest wall structures. This has limited the use of the transthoracic three-dimensional technique to “echogenic” patients. Doppler myocardial imaging (DMI), a new ultrasound technique based on the Doppler principle, is influenced less by chest wall attenuation and in addition offers a better boundary detection algorithm for the cardiac structures. To determine if there may be a potential benefit of DMI to acquire data for three-dimensional reconstruction, a 33-year-old woman with a large intracardiac mass was studied. In this case three-dimensional gray-scale and DMI data sets were compared and contrasted with pathologic information. DMI allowed both the quantification of mass volume and the correct definition of the morphology of the mass. It was also possible to identify the precise site of attachment of the mass to the mitral valve leaflets. The information thus obtained was correlated with both operative and pathologic findings.     

下颌单侧游离端冠外精密附着体义齿三维有限元模型的建立

目的建立下颌单侧游离端冠外精密附着体三维有限元模型，为附着体义齿应力分析提供基础。方法采用CT扫描和I-DEAS软件，手工建模。结果建立了能够应用接触单元的下颌单侧游离端冠外精密附着体三维有限模型。结论采用I-DEAS软件可建立游离端冠外精密附着体三维有限元模型，此模型能反映冠外精密附着体构件之间义齿的接触关系，提高模型的仿真性。     

数据包络分析法评价河南乡镇卫生院建设项目的效率

目的: 用数据包络分析法对"乡镇卫生院建设"项目单位的有效性进行评价,以世界银行对中国政府的第八个卫生贷款项目(简称卫Ⅷ)项目河南执行情况作为对照,审视项目效率,发现成绩和问题.方法: 采用分层随机抽样方法,从河南省2003/2005获得"乡镇卫生院建设"项目单位中抽取100个为试验组,其中,中心乡卫生院与一般卫生院各50个;从河南省"卫Ⅷ"项目单位中抽取60个为对照组.运用数据包络分析法的C2R模型测算项目单位在项目前后的相对有效率变化.结果:①项目后数据包络分析法有效的决策单元构成比,试验组从22%增加到30%,对照组从20%增加到52%,中心乡卫生院从30%下降到26%.②试验组得分频数分布仍集中在较小得分处,对照组则向较大得分处转移.结论: ①"乡镇卫生院建设"项目使卫生院有效率增加,但其效果不如"卫Ⅷ"项目.②"乡镇卫生院建设"项目存在的问题是资金投入绝对量偏低,资金投向不合理,忽视项目管理.     

PACS海量数据中心

目的 本介绍了PACS数据中心的设计思想和关键技术,提出了解决PACS海量存储和“瓶颈效应”的一些方法。方法 PACS数据中心主要由PACS控制器、PACS管理服务器和PACS数据库服务器组成。PACS控制器负责响应PACS客户端的存储和查询／提取请求;PACS管理服务器负责对医学图像进行管理和归档;PACS数据库服务器负责对病人及其图像信息进行更新。在PACS数据中心内,各个服务器之间相互镜像,形成稳定的容错体系结构。PACS数据中心把各种存储设备融合成一个虚拟的海量存储池,图像分别以在线、近在线和离线等方式进行存储。在图像的传输上,PACS数据中心采用了自动路由和多通道并行等技术。结果 在上海华东医院两年多的临床运行中,PACS数据中心稳定可靠,无图像丢失,并且具有很高的查询提取速率。结论 PACS数据中心解决了医院内部海量数据的长期存储问题和PACS中常见的图像传输“瓶颈效应”问题。     

A new mass screening method for determining UDP-galactose in blood

We devised a new microfluorometric mass screening method for determining UDP-galactose by using only one blood disc of 3 mm in diameter. This method contains two coupling enzymes of UDP-galactose-4-epimerase and UDP-glucose dehydrogenase, and conversion of NAD to NADH. The assay ranges are 0 to 1 mM or 0 to 0.2 mM UDP-galactose in blood. UDP-galactose contents were determined in galactosemia of epimerase-, transferase- and kinase-deficiencies, and several cases with high or low Paigen's values.     

采用图像匹配和三维跟踪器的人体经络可视化方法

背景：经络信息可视化技术采用图形图像与视觉的表现形式,将现实中不可见的人体经络显示于计算机屏幕上,使抽象的经络信息展现在人们面前,用以辅助经络定位和临床诊治。目的：为更方便有效地提供人体经络可视化方法,基于磁场跟踪器和摄像机标定技术,开发一种基于电阻抗的人体经络检测和可视化系统。方法：将多通道经络检测中各个通道的电阻抗与由磁场跟踪器所确定的相应通道电极探针触点的三维坐标进行配对,利用经络低电阻抗特性和代价函数从候选通道中选择准确的经络点并确定三维经络线;然后用＂张正友＂法和图形变换法进行优化,将经络线的三维坐标映射到人体皮肤表面的二维图像上;随着电极探头移动,整条经络线就可显示在皮肤表面的二维图像上。结果与结论：研究和实验结果表明,系统的阻抗检测误差小于0.2%,并可实时地在现场人体体表图像上准确有效地显示人体经络。该方法实现了人体经络的可视化,可用于医生临床诊断治疗或中医教学。