基于可视化交互的计算机辅助椎弓根螺钉植入系统研究
发布时间：2021-01-28 18:13
椎弓根螺钉内固定是治疗脊柱各种病变的重要手段。但当前该类型的手术方案制定方式无法适应复杂的临床环境与高风险控制需求。计算机辅助外科手术可以实现精确的手术模拟以及手术方案设计,从而提高手术的准确性与成功率。因此,借助体可视化技术重建出高质量的三维模型,并设计具有良好交互性能的系统,从而实现安全、个性化的手术规划目的,具有极为重要的研究意义与应用价值。本文面向椎弓根螺钉植入手术的需求,围绕实现个性化手术方案的精确设计这一主题,深入研究和探讨计算机辅助椎弓根螺钉内固定手术设计过程中涉及的图像处理算法、体可视化技术、模型交互仿真技术及快速成型技术,取得了以下成果:1.为满足脊柱侧凸三维评估分析的需求,同时为计算机辅助椎弓根螺钉植入手术设计做好铺垫,提出了一种基于MC面绘制的脊椎骨块分离处理方法。首先介绍了MC算法的原理与实现方法,然后结合MC面绘制的实现过程,提出了体素级的脊椎骨切割方式,实现了对目标脊椎骨的快速粗分割。最后对三维医学体数据的连通性进行讨论,并基于分割标记技术创新性地提出像素擦除的可视化交互手段,应用该手段可以精确地擦除目标脊椎骨间隙处的非感兴趣组织,实现椎骨的精细分割。2.为...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本课题的总体思路示意图
图 2-4 二维高斯核函数曲面像中每一点的灰度值设置为该点邻域内某种结构的滑中值。经过中值滤波处理后，图像之中噪声尺寸小于滤,38]。二维中值滤波输出如式(2-5)所示。1 0g ( x, y ) med {g ( x k , y l ), k , l W }图像，1g ( x, y )为滤波处理后的图像，W 为选定的二维量小，运算过程简单，且滤波速度快，对于脉冲干扰和像的边缘细节会因为排序过程中被破坏图像空间结构与的目标组织的边缘轮廓信息对于后续的三维重建有着往还会带来图像分割的误差，因此在医学图像的滤波处
一个种子点的规则进行选取，根据需要提取的区域数量确定种子点的个数。此外区长的效果容易受到噪声的干扰，本质上属于同一个区域的像素之间假设存在噪声会域增长的最终结果带来孔状甚至无法实现一致性的增长效果。因此在区域增长操作，应该先对图像进行滤波处理。针对人体脊柱 CT 断层图像，按顺序经过高斯滤波、阈值分割以及区域增长处理剔除图像中存在的噪声与孤立点，提取脊柱部分的数据，完成三维重建前必不可少维图像序列处理。.4 实验结果分析本章采用某脊柱侧弯畸形患者的 CT 切片图像序列作为实验数据，通过解码 DIC式 CT 图像，可得图片信息：Row=512，Column=512，Pixel Spacing=0.449mm，Shickness=1.5mm。手术前 X 线检查结果如图 2-5 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可视化交互的计算机辅助椎弓根螺钉植入系统及关键技术[J]. 李丽玲,李彬,丁焕文,田联房. 生物医学工程研究. 2016(04)
[2]3D打印技术应用于脊柱个性化椎体定制的实验研究[J]. 夏晓龙,陈扬,邱奕雁,杨欣建,张伟彬,杨泽雨. 中国骨与关节损伤杂志. 2016(03)
[3]医学图像分割及其发展现状[J]. 江贵平,秦文健,周寿军,王昌淼. 计算机学报. 2015(06)
[4]计算机导航引导下脊柱后路椎弓根螺钉置入内固定:准确性及安全性[J]. 陈晓明,肖增明,宗少晖,陈前芬. 中国组织工程研究. 2015(13)
[5]人体器官3D打印的最新进展[J]. 王镓垠,柴磊,刘利彪,赵欣如,许雨帆,周新伟,张伟明,王小红. 机械工程学报. 2014(23)
[6]髓内钉及骨科植入材料的研究进展[J]. 郈秀菊,王晓晨,周初之,邹坤龙,李文明,李红梅. 生物医学工程研究. 2013(04)
[7]交互式医学影像控制系统模拟脊柱矫形的临床应用[J]. 杨庆磊,杨进城,尹庆水,马向阳,夏虹. 中国矫形外科杂志. 2013(19)
[8]基于MC算法的高质量脊柱CT图像三维重建[J]. 许婉露,李彬,田联房. 计算机应用与软件. 2013(06)
[9]计算机辅助手术导航系统在脊柱外科手术中的应用进展[J]. 郭乃铭,周跃. 中国矫形外科杂志. 2013(08)
[10]基于MC算法的CT序列图像快速成型文件生成方法[J]. 王新德,李彬,田联房. 计算机应用与软件. 2012(08)
博士论文
[1]医学图像分割方法研究及其应用[D]. 郑倩.南方医科大学 2014
[2]数字化技术在脊柱骨折椎弓根螺钉置入中的基础研究与临床评价[D]. 王洪伟.第三军医大学 2013
[3]三维适形放射治疗计划中的三维可视化技术研究[D]. 李彬.华南理工大学 2007
硕士论文
[1]基于体可视化的计算机辅助脊柱矫形系统研究[D]. 刘建平.华南理工大学 2015
[2]三维体数据兴趣区域提取技术及其应用的研究[D]. 侯忠民.吉林大学 2014
[3]三维脊椎模型特征点标注的研究与实现[D]. 韩霜.西安电子科技大学 2014
[4]基于CT的椎骨组织分离与碰撞检测技术研究与实现[D]. 姚沛延.西北大学 2009
[5]“虚拟中国人男一号”脑部体数据任意切面绘制[D]. 熊小飞.华中科技大学 2007
本文编号：3005450
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本课题的总体思路示意图
图 2-4 二维高斯核函数曲面像中每一点的灰度值设置为该点邻域内某种结构的滑中值。经过中值滤波处理后，图像之中噪声尺寸小于滤,38]。二维中值滤波输出如式(2-5)所示。1 0g ( x, y ) med {g ( x k , y l ), k , l W }图像，1g ( x, y )为滤波处理后的图像，W 为选定的二维量小，运算过程简单，且滤波速度快，对于脉冲干扰和像的边缘细节会因为排序过程中被破坏图像空间结构与的目标组织的边缘轮廓信息对于后续的三维重建有着往还会带来图像分割的误差，因此在医学图像的滤波处
一个种子点的规则进行选取，根据需要提取的区域数量确定种子点的个数。此外区长的效果容易受到噪声的干扰，本质上属于同一个区域的像素之间假设存在噪声会域增长的最终结果带来孔状甚至无法实现一致性的增长效果。因此在区域增长操作，应该先对图像进行滤波处理。针对人体脊柱 CT 断层图像，按顺序经过高斯滤波、阈值分割以及区域增长处理剔除图像中存在的噪声与孤立点，提取脊柱部分的数据，完成三维重建前必不可少维图像序列处理。.4 实验结果分析本章采用某脊柱侧弯畸形患者的 CT 切片图像序列作为实验数据，通过解码 DIC式 CT 图像，可得图片信息：Row=512，Column=512，Pixel Spacing=0.449mm，Shickness=1.5mm。手术前 X 线检查结果如图 2-5 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可视化交互的计算机辅助椎弓根螺钉植入系统及关键技术[J]. 李丽玲,李彬,丁焕文,田联房. 生物医学工程研究. 2016(04)
[2]3D打印技术应用于脊柱个性化椎体定制的实验研究[J]. 夏晓龙,陈扬,邱奕雁,杨欣建,张伟彬,杨泽雨. 中国骨与关节损伤杂志. 2016(03)
[3]医学图像分割及其发展现状[J]. 江贵平,秦文健,周寿军,王昌淼. 计算机学报. 2015(06)
[4]计算机导航引导下脊柱后路椎弓根螺钉置入内固定:准确性及安全性[J]. 陈晓明,肖增明,宗少晖,陈前芬. 中国组织工程研究. 2015(13)
[5]人体器官3D打印的最新进展[J]. 王镓垠,柴磊,刘利彪,赵欣如,许雨帆,周新伟,张伟明,王小红. 机械工程学报. 2014(23)
[6]髓内钉及骨科植入材料的研究进展[J]. 郈秀菊,王晓晨,周初之,邹坤龙,李文明,李红梅. 生物医学工程研究. 2013(04)
[7]交互式医学影像控制系统模拟脊柱矫形的临床应用[J]. 杨庆磊,杨进城,尹庆水,马向阳,夏虹. 中国矫形外科杂志. 2013(19)
[8]基于MC算法的高质量脊柱CT图像三维重建[J]. 许婉露,李彬,田联房. 计算机应用与软件. 2013(06)
[9]计算机辅助手术导航系统在脊柱外科手术中的应用进展[J]. 郭乃铭,周跃. 中国矫形外科杂志. 2013(08)
[10]基于MC算法的CT序列图像快速成型文件生成方法[J]. 王新德,李彬,田联房. 计算机应用与软件. 2012(08)
博士论文
[1]医学图像分割方法研究及其应用[D]. 郑倩.南方医科大学 2014
[2]数字化技术在脊柱骨折椎弓根螺钉置入中的基础研究与临床评价[D]. 王洪伟.第三军医大学 2013
[3]三维适形放射治疗计划中的三维可视化技术研究[D]. 李彬.华南理工大学 2007
硕士论文
[1]基于体可视化的计算机辅助脊柱矫形系统研究[D]. 刘建平.华南理工大学 2015
[2]三维体数据兴趣区域提取技术及其应用的研究[D]. 侯忠民.吉林大学 2014
[3]三维脊椎模型特征点标注的研究与实现[D]. 韩霜.西安电子科技大学 2014
[4]基于CT的椎骨组织分离与碰撞检测技术研究与实现[D]. 姚沛延.西北大学 2009
[5]“虚拟中国人男一号”脑部体数据任意切面绘制[D]. 熊小飞.华中科技大学 2007
本文编号：3005450
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