应用VTK技术建立唇腭裂畸形可视化模型的初步研究

发布时间：2020-05-22 22:08

【摘要】： 唇腭裂是颌面部最常见的先天性畸形,在我国的发病率大约为1.8:1000。现有治疗手段对于唇裂(Cleft lip, CL)主要采用下三角瓣法或旋转推进法进行手术矫治,对于腭裂(Cleft palate,CP)则主要是行腭成形术和咽成形术。由于唇腭裂患者上唇部畸形明显,虽然手术方式经过半个世纪的改进已臻于成熟,但对于患者术后外形的恢复程度的预计,在术前仅局限于纸上谈兵,十分不利于临床医生对手术疗效评估及医患之间交流,同时特殊的手术训练方式使得年轻医生的培养也成为一大难题。现阶段临床上的解决办法主要是术前加强医患交流、师徒关系的实际演练、尸体操作等。自上世纪80年代起,随着计算机及图形学等相关学科的发展与进步,我们又有了新的方法与手段来解决该难题,即虚拟手术系统。 虚拟手术(Virtual Surgery,VS)是根据各种医学影像数据,利用虚拟现实技术在计算机中建立一个模拟环境,医生借助虚拟环境中的信息进行手术计划、训练,以及在实际手术过程中引导手术完成的新兴技术。现代科学技术的发展越来越体现出多门学科的交叉和渗透,虚拟手术作为正在发展研究方向,是集医学、生物力学、机械学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、数学分析、机械力学、材料学、机器人等诸多学科为一体的新兴交叉研究领域。其目的是:使用计算机技术(主要是计算机图形学与虚拟现实)来模拟、指导医学手术所涉及的各种过程。在时间段上包括了术前、术中、术后;在实现的目的上有手术计划制定、手术排练演习、手术教学、手术技能训练、术中引导手术及术后康复等。虚拟手术在软件上分为多个步骤,其中几何建模、物理建模、计算建模作为虚拟手术系统交互性的最重要体现点在现阶段研究中越来越受到人们的关注。可视化作为建模步骤的主体,在一定意义上决定了虚拟手术系统的实用性和可靠度,这也是本实验的研究重点。 本课题的目的是寻求一种高效率、高精度建立唇腭裂患者颌面部可视化模型的方法。利用薄层CT获取原始数据,运用模糊C-均值聚类算法进行图像分割,使用VTK(Visualization Tool Kit, VTK)技术生成可视化模型,使用C++语言及Visual C++.net实现编程,得到应用程序框架,最终建立了更为精确的唇腭裂患者颌面部的可视化模型,总结出了一种更为方便高效的通用可视化建模方法。该软件具有良好的通用性,只要有合适的CT数据,经过适当的预处理,都可生成高质量的可视化模型。应用VTK方法建立可视化模型,软件开发周期更短,精度更高,应用更广泛。 在研究中我们对该模型进行了扩展,部分模拟了骨组织的切割与固定,对最终虚拟手术系统的建立进行了尝试与探索,这也是本课题下阶段进一步探索的方向。
【图文】：

行采用的分割算法为模糊 C-均值聚类算通过该步骤,我们可以得到只包含部分核心代码如下：//为Fuzzy C-Mean打开文件，，然后进行char szFilter[]="Raw File (*.图 2-1 患者面像

可视化模型的
【学位授予单位】：第四军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：R782.2

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本文编号：2676688