高精度人头部冠状切面图像数据集的构建

发布时间：2017-09-04 00:22

  本文关键词：高精度人头部冠状切面图像数据集的构建

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【摘要】：背景与目的数字人(digital human)是生命科学与信息科学融合的一个研究领域,即通过信息科学的方法,将人体结构数字化,经过三维重建和虚拟现实技术的处理,得到可视的、能够调控的虚拟仿真人体模型[1]。数字人研究的目的是构建人体形态学信息研究的平台,为开展各种人体研究提供形象而真实的模型,可广泛用于医药、体育、艺术、机械制造、军事等领域[2],也可用于医学教育和临床实践[3],例如各种虚拟内镜训练系统的开发,如虚拟鼻镜、耳镜、胃镜、腹腔镜、直肠镜、关节镜等虚拟内窥镜,进行内镜手术模拟训练[4]。本研究目的是将人的头部结构数据化、可视化,构建头部器官冠状切面图像数据信息系统,是数字人研究的器官层面进一步深化。因数字人头部数据集和据此重建的头部三维模型来源于人体真实头部结构信息,因此,可应用于耳鼻咽喉科、眼科、口腔科、神经外科科学领域,如头面部疾病临床治疗手段研究(如新的手术方式设计)、内窥镜虚拟仿真手术训练、解剖教学等。而人类的头部结构精细,如筛板、纸样板、面神经管骨壁等很薄,最薄只有0.1mm左右。因此需要构建高分辨率的头部图像数据集,以满足应用需要。此外,目前国内外所构建的头部数字图像数据集均为水平切面,没有冠状切面数据集的构建报告。因此,构建高分辨率的、能够满足实际应用要求的冠状位数字人头部数据集,建立高仿真度的头部三维模型是现实需要。材料与方法1.尸体标本遴选:选择新鲜捐赠成年人男性遗体,法律程序健全,检疫符合要求。无头部疾病病史。64排螺旋CT头颅冠状位扫描,间隔0.625mm,获取头部影像数据,同时从影像上进一步排除头部疾病。2.尸头准备:分别自两侧的颈内、颈外动脉灌注含泛影葡胺的血管标示剂;甲状软骨板上缘平面断头。3.尸头定位包埋:包埋盒四角做等腰四边定位杆线,根据铣切方向包埋尸头,冷冻。4.标本铣切:采用头部冠状位,由前至后进行铣切,将机床z轴进刀量设定为0.03 mm(筛骨部分),0.6mm(非筛骨部分)进行等间距切削。5.图像采集:采用佳能5DⅢ数码相机进行,配以佳能16-35mm f/2.8L II USM二代镜头,有效像素2210万(5760×3840)。所有图像经过分析编码处理,形成头颅切片图像原始数据集。结果采集RAW格式和JPG格式图像各3854幅,其中切削厚度0.03mm有1437幅,0.06mm有2417幅,分辨率为2210万像素。形成的RAW格式图像,平均每幅图像24.5MB。形成的JPG格式图像,平均每幅图像5.9MB。RAW格式和JPG格式图像总计117.35G。采集的图像清晰度高,可以分辨0.2mm大小的微细结构(如动脉)。数据集包括耳鼻咽喉、视觉系统、中枢神经系统、口腔系统等器官结构的冠状面图像。图像中各种组织均保持原有色泽。结论本数据集作为国内外第一套独立的头部冠状位切面数据集,其高切削精度和高图像分辨率的质量,可满足基础研究人员、临床医生和医学生的头部冠状面断层解剖学研究和学习;可用于耳鼻咽喉科、眼科、口腔科、神经外科虚拟手术训练系统开发、三维模型的创建、解剖三维教学软件的开发等,有较为广泛的应用前景。
【关键词】：数字人 冠状位 铣切 头部切面图像数据集
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R816.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 前言10-12
• 材料和方法12-19
• 结果19-32
• 讨论32-39
• 结论39-40
• 参考文献40-43
• 综述 数字人及其研究进展43-62
• 参考文献57-62
• 缩略词中英文对照表62-63
• 个人简历63-64
• 致谢64

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本文编号：788242