基于多模态MRI图像的耳软骨3D生物打印模型构建
发布时间：2021-01-14 16:51
背景:临床通过耳廓再造修复先天性小耳畸形,构建高保真、结构稳定且安全的耳软骨支架一直是耳廓再造的研究核心。耳软骨支架的构建方式不断改进,先后经历了肋软骨手工雕刻法、软骨组织工程和3D生物打印法。相比前两种方式,3D生物打印技术可以通过计算机辅助设计（computer-aided design,CAD）精确控制耳软骨支架的宏观和微观结构,并且不需要截取患者肋软骨,减轻了对患者的伤害,因而是目前精确构建耳软骨支架的主要研究方向。图像采集是影响3D生物打印结构精度的一个主要因素,3D激光扫描、计算机断层扫描（computertomography,CT）和常规的磁共振成像（magneticresonanceimaging,MRI）扫描序列对耳软骨成像效果较差,不适合分割耳软骨,所以构建的模型精度上仍有一定误差。本研究旨在探索适合耳软骨成像的扫描序列,并构建高精度的耳软骨支架模型,为3D生物打印提供模型基础。方法:用3.0TMRI（Philips,Achieva）对40位健康志愿者的单侧耳廓进行多模态MRI成像,包括UTE、3D-T2、PDW和PROSET。首先由两位有经验的分割者（Rater1...
【文章来源】：北京协和医学院北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?３Ｄ激光扫描、ＣＴ和不同的ＭＲＩ序列对耳软骨的成像效果
?２．４．２数据转向??成像设备得到的原始数据一般都处于原始空间（如图２－２），医学图像处理有特??定的标准空间，常用的是ＭＮＩ空间，它是Ｍｏｎｔｒｅａｌ?Ｎｅｕｒｏｌｏｇｉｃａｌ?Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ根据一系??列正常人脑的ＭＲＩ图像而建立的坐标系统，也是目前多数脑部核磁图像研究者采??用的坐标系统＿。ＭＡＴＬＡＢ?（ＳＰＭ工具）、ＦＳＬ默认的都是ＭＮＩ空间，本研究首先??将数据全部转向到与标准（ＭＮＩ）空间一致，采用的转向方式是使用软件ＦＳＬ５．０．１０??（ＡｎａｌｙｓｉｓＧｒｏｕｐ，?ＦＭＲＩＢ，Ｏｘｆｏｒｄ，ＵＫ）中的“ｆｓｌｒｅｏｒｉｅｎｔ２ｓｔｄ”命令。以?ＵＴＥ?为例，??转向前数据矩阵为８００ｘ８００ｘ８０，体素为０．２５?ｍｍｘ〇．２５ｍｍｘ〇．６ｍｍ，转向后数据矩??阵为?８０＞＜８００ｘ８００，体素为?０．６?ｍｍｘ〇．２５?ｍｍｘ〇．２５?ｍｍ。??此外
?书。??图２－３以伪彩图形式展示不同的ＭＲＩ序列对耳软骨的成像效果，（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??（ｄ）分别为ＵＴＥ、３Ｄ－Ｔ２、ＰＤＷ、ＰＲＯＳＥＴ。ＵＴＥ序列中耳软骨呈现为亮信号，图??像对比度和信噪比能够满足分割需求，该序列可用于分割耳软骨；３Ｄ－Ｔ２序列中耳??软骨呈现为暗信号，耳垂为高亮信号，适合耳垂的分割；ＰＤＷ序列对比度低，耳软??骨与周围组织的信号强度区分不明显，但信噪比高，适合整个耳廓的分割与形态观??察；ＰＲＯＳＥＴ序列中抑制了脂肪信号，可以区分出耳垂，此外，该序列能够观察到??面神经和血管，也可以用于术后观察皮瓣血运情况（如图２－３?（ｅ））。??■■■■ＨＩ?ｉ：??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）?（ｅ）??图２－３不同的ＭＲＩ序列对耳软骨的成像效果。（ａ）?ＵＴＥ；?（ｂ）?３Ｄ－Ｔ２；?（ｃ）?ＰＤＷ；??（ｄ）?ＰＲＯＳＥＴ；?（ｅ）?ＰＲＯＳＥＴ??数据采集完成后，本研究对数据进行了预处理，包括ＤＩＣＯＭ转为ＮｆｆＴＩ格式、??数据重命名、转向、左右耳镜像变换、调整图像尺寸和配准。图２－４是ＵＴＥ转向到??ＭＮＩ空间后的结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D生物打印在组织工程软骨再生与重建应用中的研究进展[J]. 廖俊琳,王少华,陈佳,谢红炬,周建大. 中南大学学报(医学版). 2017(02)
[2]先天性小耳畸形的分型及治疗策略[J]. 蒋海越,潘博,林琳. 中华耳科学杂志. 2013(04)
[3]基于Otsu算法和Sobel算子的连接件图像边缘检测[J]. 王鲲鹏. 现代计算机(专业版). 2011(15)
[4]几种图像阈值分割算法的实现与比较[J]. 陈宁宁. 电脑知识与技术. 2011(13)
[5]简单的图像分割多阈值法[J]. 李哲学. 科技创新导报. 2010(11)
[6]先天性小耳畸形病因学研究进展[J]. 刘海军,熊猛. 中国美容医学. 2009(04)
[7]Otsu方法在多阈值图像分割中的应用[J]. 王磊,段会川. 计算机工程与设计. 2008(11)
[8]先天性小耳畸形的皮肤软组织扩张器法外耳再造术[J]. 庄洪兴,蒋海越,潘博,杨庆华,何乐人,赵延勇,韩娟. 中华整形外科杂志. 2006(04)
[9]中国1993-1998年出生缺陷监测能力分析[J]. 陈佳鹏,张蕾,陈功,宋新明,郑晓瑛. 中华流行病学杂志. 2006(05)
[10]人体中的软骨[J]. 何明明. 中学生物学. 2005(12)
硕士论文
[1]3D打印技术中分层与路径规划算法的研究及实现[D]. 王腾飞.河北工业大学 2015
[2]3D打印模型的数据转换和切片后处理技术分析[D]. 罗文煜.南京师范大学 2015
[3]医学图像的非刚性配准算法研究[D]. 王玮慧.电子科技大学 2013
本文编号：2977201
【文章来源】：北京协和医学院北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?３Ｄ激光扫描、ＣＴ和不同的ＭＲＩ序列对耳软骨的成像效果
?２．４．２数据转向??成像设备得到的原始数据一般都处于原始空间（如图２－２），医学图像处理有特??定的标准空间，常用的是ＭＮＩ空间，它是Ｍｏｎｔｒｅａｌ?Ｎｅｕｒｏｌｏｇｉｃａｌ?Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ根据一系??列正常人脑的ＭＲＩ图像而建立的坐标系统，也是目前多数脑部核磁图像研究者采??用的坐标系统＿。ＭＡＴＬＡＢ?（ＳＰＭ工具）、ＦＳＬ默认的都是ＭＮＩ空间，本研究首先??将数据全部转向到与标准（ＭＮＩ）空间一致，采用的转向方式是使用软件ＦＳＬ５．０．１０??（ＡｎａｌｙｓｉｓＧｒｏｕｐ，?ＦＭＲＩＢ，Ｏｘｆｏｒｄ，ＵＫ）中的“ｆｓｌｒｅｏｒｉｅｎｔ２ｓｔｄ”命令。以?ＵＴＥ?为例，??转向前数据矩阵为８００ｘ８００ｘ８０，体素为０．２５?ｍｍｘ〇．２５ｍｍｘ〇．６ｍｍ，转向后数据矩??阵为?８０＞＜８００ｘ８００，体素为?０．６?ｍｍｘ〇．２５?ｍｍｘ〇．２５?ｍｍ。??此外
?书。??图２－３以伪彩图形式展示不同的ＭＲＩ序列对耳软骨的成像效果，（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??（ｄ）分别为ＵＴＥ、３Ｄ－Ｔ２、ＰＤＷ、ＰＲＯＳＥＴ。ＵＴＥ序列中耳软骨呈现为亮信号，图??像对比度和信噪比能够满足分割需求，该序列可用于分割耳软骨；３Ｄ－Ｔ２序列中耳??软骨呈现为暗信号，耳垂为高亮信号，适合耳垂的分割；ＰＤＷ序列对比度低，耳软??骨与周围组织的信号强度区分不明显，但信噪比高，适合整个耳廓的分割与形态观??察；ＰＲＯＳＥＴ序列中抑制了脂肪信号，可以区分出耳垂，此外，该序列能够观察到??面神经和血管，也可以用于术后观察皮瓣血运情况（如图２－３?（ｅ））。??■■■■ＨＩ?ｉ：??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）?（ｅ）??图２－３不同的ＭＲＩ序列对耳软骨的成像效果。（ａ）?ＵＴＥ；?（ｂ）?３Ｄ－Ｔ２；?（ｃ）?ＰＤＷ；??（ｄ）?ＰＲＯＳＥＴ；?（ｅ）?ＰＲＯＳＥＴ??数据采集完成后，本研究对数据进行了预处理，包括ＤＩＣＯＭ转为ＮｆｆＴＩ格式、??数据重命名、转向、左右耳镜像变换、调整图像尺寸和配准。图２－４是ＵＴＥ转向到??ＭＮＩ空间后的结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D生物打印在组织工程软骨再生与重建应用中的研究进展[J]. 廖俊琳,王少华,陈佳,谢红炬,周建大. 中南大学学报(医学版). 2017(02)
[2]先天性小耳畸形的分型及治疗策略[J]. 蒋海越,潘博,林琳. 中华耳科学杂志. 2013(04)
[3]基于Otsu算法和Sobel算子的连接件图像边缘检测[J]. 王鲲鹏. 现代计算机(专业版). 2011(15)
[4]几种图像阈值分割算法的实现与比较[J]. 陈宁宁. 电脑知识与技术. 2011(13)
[5]简单的图像分割多阈值法[J]. 李哲学. 科技创新导报. 2010(11)
[6]先天性小耳畸形病因学研究进展[J]. 刘海军,熊猛. 中国美容医学. 2009(04)
[7]Otsu方法在多阈值图像分割中的应用[J]. 王磊,段会川. 计算机工程与设计. 2008(11)
[8]先天性小耳畸形的皮肤软组织扩张器法外耳再造术[J]. 庄洪兴,蒋海越,潘博,杨庆华,何乐人,赵延勇,韩娟. 中华整形外科杂志. 2006(04)
[9]中国1993-1998年出生缺陷监测能力分析[J]. 陈佳鹏,张蕾,陈功,宋新明,郑晓瑛. 中华流行病学杂志. 2006(05)
[10]人体中的软骨[J]. 何明明. 中学生物学. 2005(12)
硕士论文
[1]3D打印技术中分层与路径规划算法的研究及实现[D]. 王腾飞.河北工业大学 2015
[2]3D打印模型的数据转换和切片后处理技术分析[D]. 罗文煜.南京师范大学 2015
[3]医学图像的非刚性配准算法研究[D]. 王玮慧.电子科技大学 2013
本文编号：2977201
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/2977201.html
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