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电磁跟踪器在人体骨骼虚拟现实教学系统中的应用
本文研究了将电磁跟踪器作为人机接口应用于该系统的方法.本教学系统中的骨骼模型是我们由美国国家医学图书馆(NLM)可视化人体(VHP)数据库中的女性人体CT图像三维重建出的.在本系统中,利用Flock of Birds能实时检测出电磁接收器相对于发射器的6个自由度参数值的性质,通过将其接收器固定在操作者右手的食指上实现同步虚拟操作者手的动作,完成对屏幕上每块骨骼模型的抓取、移动和旋转,从各个方向观察每块骨骼模型,从而达到虚拟现实的效果.
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中国人侧颅底区可视化研究
目的建立中国人体侧颅底区局部可视化数字模型,为该区疾病的影像学诊断及外科手术治疗提供数字形态学依据.方法应用我室建立的数字化可视人体数据集,采用体绘制及面绘制重建方法,分别在P4微机和SGI工作站上对侧颅底区重要结构进行计算机三维重建及立体显示. 结果侧颅底区局部可视化数字模型能够清晰显示侧颅底各重要结构.本研究着重显示了侧颅底神经血管区、颞骨内结构、颈内动脉及其毗邻结构与侧颅底骨性组织的三维解剖关系.三维重建结构可以单独或联合显示,重建结构的任意径线及角度均可进行适时三维测量.结论我室建立的数字化可视人体数据集能够较好地重建侧颅底区可视化解剖模型,反映该区域重要解剖结构及其空间毗邻关系,该结果可应用于侧颅底外科手术辅助教学以及手术入路的辅助设计等.
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男性盆腔三维可视化模型的建立及其意义
目的 建立基于中国可视化人体的男性盆腔的三维可视化模型.方法 应用中国第一例男性数字化人体盆腔部分数据集,在计算机上的AMIRA软件平台上对男性盆腔进行三维可视化观察研究.结果 建立了男性盆腔的三维可视化模型,该模型可以清楚显示盆腔内部脏器的解剖结构和毗邻关系,可进行任意平面的虚拟切割并清晰显示切割面的断面解剖.结论 男性盆腔的三维可视化模型为人体解剖学教学、临床泌尿外科、影像诊断学提供形态学参考,为后期的虚拟手术奠定基础.
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盆腔动脉三维重建研究及其临床意义
目的 采用中国数字化可视人数据集中的女性盆腔数据建立盆腔内主要动脉的三维可视化解剖模型,从多方位、多角度对盆腔内动脉的空间结构进行立体显示.方法 应用首例中国女性数字化可视人体数据集,运用3D-DOCTOR软件,在计算机上实现盆腔内主要动脉解剖结构的三维可视化.结果 成功建立了盆腔内主要动脉解剖结构的三维可视化模型,该模型能进行任意方位的旋转,能清晰地显示出各个方位的解剖结构.结论 可视化盆腔动脉三维重建模型为盆腔微创手术和盆腔血管内介入治疗的开展提供了准确的形态学依据,为虚拟手术奠定了基础.
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枕下海绵窦可视化成像与MRI对照研究
目的研究枕下海绵窦及毗邻结构的横断面形态及相互关系,为临床开展颅颈交界区手术及影像学诊断提供外科解剖学依据.方法从中国正常男性数字化可视人体数据集中选取从枢椎齿状突上缘到下缘的连续断面图像,将其与相对应的MRI 断面图像对照,观察枕下海绵窦及毗邻结构的细微解剖结构.结果枕下海绵窦部分共计50层,每层断面结构图像清晰,数据集大小为2.7 GB.数据集显示枕下海绵窦、枕下静脉丛、椎动脉旁静脉结构、椎内、外静脉丛、髁前、髁后静脉和颈内静脉之间相互交通.结论在横断薄层断面上可较好显示枕下海绵窦正常解剖结构及其毗邻关系,为枕下海绵窦的三维重建提供了准确的实验数据,为临床影像诊断学(超声、CT、MRI)提供了完整、连续的薄层断面解剖学资料,对枕下海绵窦区颅底病变的诊治具有重要参考价值.
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可视化肝脏横断面解剖与MR影像对照研究
目的应用数字化可视人体肝脏薄层横断面结构形态学信息,为人体肝脏断层影像学的识别与诊断提供解剖学依据.方法选取可视化人体数据集的肝脏连续横断面图像进行解剖形态学观察,与其相对应的MR图像对照研究,并完成计算机三维重建.结果在可视化肝脏横断面与其相对应的MR图像上,清晰显示肝内管道系统主支的走行分布特点,三维重建图像能清晰显示肝内管道空间结构特征,并明确肝内管道主支在肝脏横断面的佳显示平面.结论通过对肝脏横断面解剖结构的探讨,可视化肝脏能够完整而精确地反映出该区域复杂的解剖学结构特点,为肝脏疾病的影像定性诊断及影像辅助定位治疗提供形态学依据.
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女性盆腔的可视化研究及其意义
目的建立中国女性盆腔三维可视化数字模型.方法应用首例中国女性数字化可视人体数据集,在VRM计算机平台上进行女性盆腔的可视化研究.结果成功建立了三维可视化女性盆腔模型,该模型能进行任意方位的旋转,可进行连续的任意角度的切割,并能清晰地显示出各个方位切割面的断面解剖结构.结论可视化女性盆腔能够提供各个方位、完整而准确的薄层断面数据,为妇产科及外科手术治疗提供了准确的形态学依据,为虚拟手术奠定了基础.
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正常成人阴茎及其毗邻组织结构的可视化研究
目的 建立正常成人阴茎及其毗邻结构的数字化可视模型,为阴茎整形修复获得手术前后形变参数及手术方案的选择,提供形态学依据.方法 采用第三军医大学解剖学教研室建立的数字化可视人体数据集(chinese visible human,CVH)部分连续图像,运用表面绘制的方法,对阴茎及其毗邻组织结构进行计算机三维重建和立体显示.结果 可视化模型可清晰显示阴茎内部及毗邻结构的形态、分布特点和相互间的三维空间解剖关系.重建图像能单独或联合显示,并可进行任意径线和角度的适时三维测量.结论 阴茎可视化模型能够准确反映出该区域复杂的解剖学特点及其内部空间毗邻关系,可为成人阴茎整形修复外科手术提供重要的形态学数据来源.
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数字化人体大脑结构分割及三维重建
目的建立人体大脑三维数字化可视模型,为脑外科手术计划的制定及在计算机上实现大脑精确模拟提供解剖学框架.方法从中国数字化可视人体数据集中选取一男一女2套头部薄层连续横断面图像,对大脑主要结构进行半自动分割,并采用面绘制与体绘制相结合的方法进行三维重建.结果获得一男一女2套大脑主要结构被精细分割的头部薄层断面数据集,对大脑灰质和白质、基底核团、脑室及海马等结构进行了三维重建.重建结构可多结构、多色彩模式显示,可在三维空间绕任意轴旋转,可对三维结构进行任意缩放及透明显示.结论面绘制与体绘制相结合的重建方法克服了面绘制缺乏内部解剖信息,过于模式化的缺点,为三维重建提供了一种新的研究方法.重建的大脑及内部主要结构真实、逼真,再现了各结构的自然形态及在空间中的确切位置,提供了一个初步的大脑数字解剖学模型,也为自动分割算法的研究提供了精细的模板.
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人体骨骼结构的虚拟现实教学系统研制
人体骨骼结构的虚拟现实教学系统,以配置较高的PC机为平台,使用游戏用立体眼镜ELSA 3DREVELATOR、鼠标和键盘作为人机接口.学生可以拆装骨架,抓取单块骨骼进行旋转、缩放,身临其境地学习人体的骨骼结构,从而帮助学生形象地掌握人体骨骼结构及运动生理学的知识.
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国人数字化下颌骨的计算机三维重建
目的 建立国人下颌骨的三维可视化数字模型.方法 应用山东男性数字化可视人数据集,在微机上对下颌骨进行计算机三维重建及立体显示.结果 重建出下颌骨的三维模型.在三维方向上真实的再现了下颌骨、下颌牙的解剖形态,并准确地显示下颌管的位置.结论 本研究实现了对国人下颌骨结构的可视化,为下颌骨的医学美容手术,影像诊断,下颌牙齿种植等提供了解剖学依据;也可用于医学美学美容教学和进一步的科研平台.
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膝关节不同功能位矢状断层影像解剖学研究
目的:观察膝关节各结构在不同功能位的断面形态变化规律,为膝关节疾患的动态MRI影像学诊断提供解剖学资料.方法:用成年男尸膝标本12例,采用低温铣切技术获取不同功能位膝关节的矢状断面解剖图像,并与相对应的动态MRI图像进行对照观测.结果:在不同功能位膝关节矢状断面与其相对应的MRI图像观察了构成膝关节的主要结构,交叉韧带、半月板及其周围软组织的形态特征、位置、毗邻及其在连续断面的变化规律.结论:膝关节的矢状断层解剖各结构形态位置及变化规律对骨科及影像学诊断和治疗有重要的价值.
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虚拟人鼻部可视化研究
目的:建立中国人体鼻部可视化数字模型.方法:应用中国女性数字化可视人体数据集,采用体绘制及面绘制重建方法,分别在P4微机和SGI工作站上对鼻部结构进行计算机三维重建及立体显示.结果:重建鼻部主要结构的三维数字模型,三维重建图像能够清晰显示鼻部众多结构的三维解剖关系.结论:中国女性数字化可视人体数据集能够提供完整精确的断面数据,鼻部三维交互可视化及数字模型可准确反映该区域复杂的解剖结构及其空间毗邻关系,可为该区疾病的影像诊断及鼻内镜手术治疗提供形态学依据.
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中国数字化可视人体腹腔内脏器官三维重建
目的:研究完全具有中国人体质特征的可视化人体腹腔器官三维重建.方法:采用第三军医大学推出的世界上第一套中国男性人体断层数据集,人工勾画出器官轮廓后,将胸部至盆部的数据在计算机进行编程计算处理.结果:终设计出一个可以从任意角度和层面观察腹腔中各器官和组织的立体形态和相互之间的位置关系的软件.结论:制作的软件对腹腔各脏器进行了很好的可视化,为外科实施手术提供直观、准确的解剖学信息.可以成为传统教材和解剖学图谱的非常有力的补充.
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脑室系统可视化研究在医学影像学教学培训中的应用
脑室系统疾病的诊断主要有赖于CT、MRI检查,掌握脑室系统的断层解剖学知识是认识正常和进行疾病诊断的基础.本文利用中国可视化人体中颅脑薄层连续断层图像,运用虚拟断层切割技术和三维重建技术,建立了脑室系统三维可视化模型.脑室系统可视化模型将断层解剖学与整体解剖相衔接,将横断、矢状与冠状位图像相结合,有助于培养学生的空间思维能力及建立脑室系统结构的三维立体概念,在临床医学影像学教学培训中取得了良好的教学效果.
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中国数字化可视人女性盆腔的计算机三维重建
目的:建立中国女性盆腔三维可视化数字模型. 方法:应用中国女性数字化可视人体数据集,在微机上对女性盆腔内主要脏器结构进行计算机三维重建及立体显示.结果:重建出女性盆腔内包括骨盆、骶椎椎间盘、主要血管(髂内动、静脉,髂外动、静脉)、输尿管、膀胱、尿道、卵巢、子宫、阴道、结直肠、股骨共12个解剖结构的三维图像.上述结构可单独显示,也可整体显示,图像还能转动任意角度进行观测,清楚地显示女性盆腔内主要脏器结构的空间立体位置关系.结论:本研究实现了对女性盆腔内主要脏器结构的可视化,为妇科疾病的临床辅助诊断、手术提供了参考,也可用于解剖教学和进一步的科研平台.
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数字化可视人体连续断层标本的参数测量
目的:探讨连续薄层断层标本的计算机测量方法.方法:利用冰冻连续铣切方法铣切一已知形态参数的工件,根据数学计算方法在图像处理软件中测量已知形态参数的模件,计算其误差值,并讨论图像处理软件中的计算方法.结果:断层图像上能清晰显示被测结构的断面图像,用计算机计算的测量值与实际值相差不显著.结论:利用连续断层可快速、精确测量人体各结构的空间形态参数,连续断层标本的空间参数测量精度和误差取决于被测结构在图像上的有效分辨率和连续断层的间距.
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女性盆底可视化研究
目的:建立中国人体女性盆底部局部可视化数字模型.方法:应用中国女性数字化可视人体数据集,采用体绘制及面绘制重建方法,分别在P4微机和SGI工作站上对盆底部结构进行计算机三维重建及立体显示.结果:在P4微机上实现女性盆底部交互式三维可视化,在SGI工作站上重建了女性盆底部三维数字模型,三维重建图像能够清晰显示盆底部肌肉与骨性结构、膀胱、子宫及直肠等的三维解剖关系.结论:中国女性数字化可视人体数据集能够提供完整精确的断面数据,女性盆底三维交互可视化及数字模型准确反映该区域复杂的解剖结构及其空间毗邻关系,可为该区疾病的影像诊断及外科手术治疗提供形态学依据.
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数字化人体喉的三维重建及其可视化
目的:构建基于PC的喉部三维可视化模型,为喉部解剖教学、虚拟喉科手术及临床喉外科手术治疗方案的选择提供数字化三维解剖学依据.方法:从第三军医大学采集的首例中国数字化可视人体数据集中提取会厌软骨上缘至环状软骨下缘的断层图像,在PC机上经数据分割、对位重建、平滑处理和三维显示等步骤,完成对喉部结构的三维重建和立体显示.结果:完整地重建了喉部各重要结构,可显示喉部各结构的空间位置和毗邻关系,重建结构可以单独或联合显示,可在三维空间位置上绕任意轴旋转任意角度.结论:该数字化可视人体数据集能够较好地重建喉的可视化模型,重建结构逼真,能展示喉的真实面貌,该结果可应用于喉外科手术辅助教学以及手术入路的辅助设计等.
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上纵隔可视化模型的制备
目的:建立中国人体上纵隔区域内主要结构的数字化可视模型,为临床上纵隔疾病的影像学诊断及外科手术方案选择提供形态学依据.方法:采用第三军医大学数字人体研究所提供的数字化可视人体数据集中上纵隔部位的连续图像,运用体数据绘制及表面绘制的重建方法,在计算机上对上纵隔内各个重要结构进行计算机三维重建和立体显示.结果:上纵隔数字化可视模型能够清晰显示其各个主要结构的形态、位置及毗邻关系, 各结构可单独显示和合成显示,并可任意方向的旋转.结论:数字化可视人体数据集对于上纵隔内容的显示,能较好地提供完整而精确的解剖学断面数据,重建后的可视化模型能准确反映该区域复杂的解剖学结构特点及其空间毗邻关系.
