基于人體大腦實(shí)體切片的三維重建及定量分析研究.pdf

1、數(shù)字化人體是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、現(xiàn)代物理學(xué)、制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的交叉產(chǎn)物，是2l世紀(jì)人類(lèi)科學(xué)技術(shù)研究的熱點(diǎn)技術(shù)之一。早在1987年美國(guó)國(guó)家圖書(shū)館(NLM)提出了“可視人計(jì)劃”(Visible HLJman Project，VHP)，1994年和1996年先后發(fā)布了一男一女兩組解剖數(shù)據(jù)集，包括CT、MRI和切片圖像。2002年6月和10月廣州第一軍醫(yī)大學(xué)和重慶第三軍醫(yī)大學(xué)分別完成了中國(guó)女子和男子的人體實(shí)體切片采集工作。在獲得數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上，各國(guó)均

2、開(kāi)展了數(shù)字化人體的研究工作。數(shù)字化人體是真實(shí)人體解剖學(xué)參數(shù)的數(shù)字化過(guò)程，是真實(shí)人體的映射，是制造仿真人體模型的技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)字化人體技術(shù)在醫(yī)學(xué)的診斷和治療、人機(jī)工程、手術(shù)模擬等技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮了越來(lái)越大的作用。論文以中國(guó)首例男子解剖數(shù)據(jù)集為基礎(chǔ)，對(duì)人體的大腦三維重建，并對(duì)其形狀、大小體積及表面積進(jìn)行定量化的分析，為醫(yī)生確定腫瘤的物理屬性和治療方案提供理論依據(jù)。 根據(jù)大腦數(shù)字圖像的特征完成目標(biāo)像素的提取和三維重建。對(duì)序列切片圖像進(jìn)行預(yù)處

3、理，包括色彩校準(zhǔn)、配準(zhǔn)、濾波等；針對(duì)大腦實(shí)體切片圖像形態(tài)復(fù)雜，周?chē)徑鞴俳M織較多的特點(diǎn)，以大腦作為目標(biāo)，其余的組織器官作為背景，根據(jù)大腦邊緣顏色與背景顏色的差異，采取模糊聚類(lèi)原理和手工分割相結(jié)合的方法進(jìn)行目標(biāo)圖像的分割和提取；采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法提取目標(biāo)圖像的邊緣輪廓；選擇三維曲面處理軟件為工具生成了點(diǎn)云，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大腦三維模型的可視化。 在三維重建的基礎(chǔ)上，建立對(duì)大腦定量分析的數(shù)學(xué)模型。采用適當(dāng)?shù)拈y值將原始圖像中放置的標(biāo)尺轉(zhuǎn)化

4、成二值圖像，計(jì)算標(biāo)尺像素的總數(shù)目，建立標(biāo)尺像素與實(shí)物大小之間的比例關(guān)系；通過(guò)計(jì)算目標(biāo)圖像所包含的像素得到目標(biāo)圖像切片面積的計(jì)算公式；根據(jù)積分疊加原理將切片迭加得到大腦器官的體積和表面積。 為驗(yàn)證三維重建方法和定量分析數(shù)學(xué)模型的正確性，將人體頭部的仿真等效模型在CT機(jī)上進(jìn)行斷層掃描，獲得CT序列圖像。人體頭部的仿真等效模型中的大腦器官的形狀、體積和平面尺寸是已知的。利用論文提供的原理和方法對(duì)仿生人體的大腦器官進(jìn)行重建，并進(jìn)行定量分析