2024年2月21日发(作者：百语梦)
应用研究数字技术与应用人体断面数字化数据库的获取与三维建模侯发忠1 饶利兵1 范佳2 丁黎明1(1.湖南医药学院,湖南怀化 418000;2.长沙环境保护职业技术学院,湖南长沙 410083)摘要:文章介绍了一种器官图像的切片采集、预处理、三维建模的方法。并以成人脑切片为例,叙述了重建的过程、技巧、改进的算法。结果表明:模型的精确性、光滑度、逼真性得到了一定程度的提高。关键词:器官切片；模板配准；三维重建中图分类号:TP399文献标识码:A文章编号:1007-9416(2017)10-0094-02我国于2001年在北京香山召开的主题为“中国数字化虚拟人体科技问题”的第174次香山科学会议后,启动了中国数字化虚拟人体的研究。主要工作是将人体从头顶至脚跟横切成16600片,每个切片经拍照分析后将原始数据输入计算机整合,在计算机里合成一个三维立体的人体结构,成功获取了虚拟中国人体。该文将从面向教学应用入手进行人体器官削切及和结构三维建模方面的一系列研究,探索了适合医学院校实际的人体器官和结构的数字化及三维建模的模式流程、关键技术。至300mm,在刀盘平均装上定制的3块80mm×30mm钨钢铣刀,如图2、f所示。另外,钻铣床原装的固定槽过小,不能固定包埋体。通过实验,安装2个特制螺丝板于滑动台用于固定标准,如图2、d所示。1.1.3 相机的选取与安装(1)相机的选择:因照片质量要求非常高,要在进行冷冻切片时自动对焦,通过计算机操作空进行拍照。经过比较后,选择了佳能EOS7D数码相机配上佳能EF24mm f/1.4 L镜头,最高像素1800万、最高分辨率5 184×3456、高ISO感光度、经改造后支持计算机控制拍照。(2)相机的固定:采用独立三脚架固定最大限度的降低削切过程产生的震动影响,最大限度的保证图像的垂直最大化和平面化。如图2、b所示。1 切片三维建模流程及其方法人体切片图像的三维建模主要是指以削切冰冻器官成断层图像为基础,综合运用各种图像处理技术,构造成三维可视化模型。其过程关键步骤如图1所示。1.1 实验前准备1.1.1 建立独立铣切冷冻室建立独立的铣切冷冻工作室并浇筑机床基座,控制工作室温度在0℃～-10℃之间。1.2 实验标体处理(1)标本的选择 遵循我国现行法律、法规,参照“相对标准中[9]国人体”标本纳入标准:无器质性病变、无明显缺损、覆盖广代表性强。(2)显色灌注 为使切割后的小动脉与小静脉容易区分,提高虚拟人体血管系统的分辨率,先要对标本快速预处理,选用红色乳胶填充剂,通过颈静脉进行了标本动脉灌注,注意无需灌注大量福尔马林,以减少标本变形。多层配
准对齐
分层
分割
建模可
视化
1.1.2 钻铣车床改造选用了立卧式(ZX5026)钻铣床[9],选取的铣切设备间矩高达0.33mm,极易受震动干扰,如图1、a所示。钻铣床原装100mm直径刀盘不能一次性、完整地铣削出标本的水平断面。将刀盘直径增加
实验条
件准备
标本
处理
断层数
据获取
图1 人体切片建模流程图:钻铣台 :相机和钻铣台
图2 钻铣车床的设计与安装:相机与电脑连接 :固定槽 :主轴档位 :c1刀盘 :滑动档位收稿日期:2017-10-13基金项目: 湖南省教育厅高校科研项目(17C1156),支持项目: 湖南医药学院教改项目(2013Jg07)。作者简介:侯发忠(1974—),男,湖南怀化人,研究生,副教授,研究方向:医学数字图像处理。94
2024年2月21日发(作者：百语梦)
应用研究数字技术与应用人体断面数字化数据库的获取与三维建模侯发忠1 饶利兵1 范佳2 丁黎明1(1.湖南医药学院,湖南怀化 418000;2.长沙环境保护职业技术学院,湖南长沙 410083)摘要:文章介绍了一种器官图像的切片采集、预处理、三维建模的方法。并以成人脑切片为例,叙述了重建的过程、技巧、改进的算法。结果表明:模型的精确性、光滑度、逼真性得到了一定程度的提高。关键词:器官切片；模板配准；三维重建中图分类号:TP399文献标识码:A文章编号:1007-9416(2017)10-0094-02我国于2001年在北京香山召开的主题为“中国数字化虚拟人体科技问题”的第174次香山科学会议后,启动了中国数字化虚拟人体的研究。主要工作是将人体从头顶至脚跟横切成16600片,每个切片经拍照分析后将原始数据输入计算机整合,在计算机里合成一个三维立体的人体结构,成功获取了虚拟中国人体。该文将从面向教学应用入手进行人体器官削切及和结构三维建模方面的一系列研究,探索了适合医学院校实际的人体器官和结构的数字化及三维建模的模式流程、关键技术。至300mm,在刀盘平均装上定制的3块80mm×30mm钨钢铣刀,如图2、f所示。另外,钻铣床原装的固定槽过小,不能固定包埋体。通过实验,安装2个特制螺丝板于滑动台用于固定标准,如图2、d所示。1.1.3 相机的选取与安装(1)相机的选择:因照片质量要求非常高,要在进行冷冻切片时自动对焦,通过计算机操作空进行拍照。经过比较后,选择了佳能EOS7D数码相机配上佳能EF24mm f/1.4 L镜头,最高像素1800万、最高分辨率5 184×3456、高ISO感光度、经改造后支持计算机控制拍照。(2)相机的固定:采用独立三脚架固定最大限度的降低削切过程产生的震动影响,最大限度的保证图像的垂直最大化和平面化。如图2、b所示。1 切片三维建模流程及其方法人体切片图像的三维建模主要是指以削切冰冻器官成断层图像为基础,综合运用各种图像处理技术,构造成三维可视化模型。其过程关键步骤如图1所示。1.1 实验前准备1.1.1 建立独立铣切冷冻室建立独立的铣切冷冻工作室并浇筑机床基座,控制工作室温度在0℃～-10℃之间。1.2 实验标体处理(1)标本的选择 遵循我国现行法律、法规,参照“相对标准中[9]国人体”标本纳入标准:无器质性病变、无明显缺损、覆盖广代表性强。(2)显色灌注 为使切割后的小动脉与小静脉容易区分,提高虚拟人体血管系统的分辨率,先要对标本快速预处理,选用红色乳胶填充剂,通过颈静脉进行了标本动脉灌注,注意无需灌注大量福尔马林,以减少标本变形。多层配
准对齐
分层
分割
建模可
视化
1.1.2 钻铣车床改造选用了立卧式(ZX5026)钻铣床[9],选取的铣切设备间矩高达0.33mm,极易受震动干扰,如图1、a所示。钻铣床原装100mm直径刀盘不能一次性、完整地铣削出标本的水平断面。将刀盘直径增加
实验条
件准备
标本
处理
断层数
据获取
图1 人体切片建模流程图:钻铣台 :相机和钻铣台
图2 钻铣车床的设计与安装:相机与电脑连接 :固定槽 :主轴档位 :c1刀盘 :滑动档位收稿日期:2017-10-13基金项目: 湖南省教育厅高校科研项目(17C1156),支持项目: 湖南医药学院教改项目(2013Jg07)。作者简介:侯发忠(1974—),男,湖南怀化人,研究生,副教授,研究方向:医学数字图像处理。94