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三維圖像范文1
關鍵詞： 三維圖像； 服裝設計； 合理性仿真； 縫合過程
中圖分類號： TN911.73?34； TP339 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）11?0076?04
Clothing design rationality simulation based on 3D image analysis
ZHANG Qing
（College of Art and Design， Huanghe Science & Technology College， Zhengzhou 450000， China）
Abstract： In order to realize the large?scale fully?tailored clothing production， and improve the enterprise economic benefit， the clothing design rationality simulation based on 3D image analysis was performed. The Marching Cubes method is used to reconstruct the 3D human body surface model to realize the fabric virtual simulation based on the spring?particle model. The quadrilateral mesh generation algorithm based on regular grid method is adopted to convert the two?dimensional clothing parts into the three?dimensional flexible surface. The seaming process of 3D virtual clothing is given. The OBB tree of human body model is constructed to perform the collision detection between the virtual clothing and human body model. The response problem is solved timely in the collision process to realize the 3D clothing virtual fitting， and analyze the rationality of clothing design accurately. The experimental results show that the method can predict the design rationality of different clothing types accurately.
Keywords： 3D image； clothing design； rationality simulation； seaming process
0 引 言
當前數字化技術廣泛應用于服裝行業，促進了服裝企業信息采集的效率，進而進行大規模的量體定制的服裝生產計劃，給各用戶帶來個性化的服務，提高企業的經濟效益，增強企業的競爭力[1]。三維全身掃描技術、虛擬服裝試穿技術以及人體尺寸的自主采集都是大規模量體定制技術，而融合三種技術的基于三維圖像分析的服裝設計合理性仿真分析過程為企業準確分析不同客戶對服裝的個性需求和意見[2]，提升企業經濟效益，具有重要的應用意義。
1 重建三維人體表面模型
三維人體表面形狀復雜，為了提高人體表面模型重建的質量，應將多輪廓線間的形體重構過程看成人體數據的等值面構建過程，具體過程為：采用三維全身掃描部件間隔高度，對人體進行掃描，采集人體輪廓線，并設置輪廓線平面中的采樣網絡為大小，獲取元規格是的立方體。對人體輪廓線進行分區域處理，將其分割成二維數據場[3]，再基于高度信息獲取體數據[4]，采用特殊方法獲得等值面，進而完成三維人體表面模型的構建，如圖1所示。
圖1 重建三維人體表面模型
2 虛擬服裝試穿
虛擬設計是服裝企業實現大批量生產的重要技術。通過利用虛擬設計服裝試穿技術，顧客可依據自身的三維人體模型體驗服裝的試穿效果，分析服裝設計的合理性，進而提出修改意見[5]，獲取個性化的服裝。本文基于彈簧質點模型完成服裝穿著的動態仿真，分析虛擬服裝試穿技術。
2.1 服裝布料仿真
2.1.1 彈簧?質點模型
彈簧?質點模型由四邊形質點網格組成，其行和列的粒子間距是1，布料由不透明的三角形網格組成，這些多邊形頂點通過質點的區域。如圖2所示的網格結構由質點、結構彈簧、剪切彈簧以及彎曲彈簧構成。其中，結構彈簧可確保布料的四邊形狀態的穩定性，剪切彈簧能夠完成外表力的傳遞，彎曲彈簧避免了布料被撕裂。
圖2 彈簧質點模型
2.1.2 基于彈簧?質點模型的布料模擬仿真實現
在上述分析的彈簧?質點模型的基礎上，進行布料模擬仿真，其具體實現過程如下：
（1） 給出各質點的質量以及各彈簧的彈性系數；
（2） 運算獲取各質點受到的力；
（3） 運算獲取各質點的加速度
（4） 運算獲取各質點的速度；
（5） 運算獲取各質點的位移；
（6） 如果各質點達到平衡，結束運算。否則，返回步驟（3）。
采用VC++，OpenGL對布料進行懸垂模擬，結果如圖3所示。
2.2 二維衣片到三維曲面的變換
二維衣片到三維曲面的變換過程中，需要采用基于正則柵格法的四邊域網格剖分算法[6]對二維衣片離散，剖分生成基于彈簧?質點模型的網格形式，實現二維衣片到三維服裝的變換。
基于正則柵格法的四邊域網格剖分算法，在目標范圍上部署完全包含目標區域的正則柵格，而那些處于目標范圍外的柵格單元將被過濾掉，進而確保柵格單元同目標范圍間的距離最小化[7]。最終采用合理的樣式將全部的柵格單元分割成大量的網格單元，并通過光滑技術對網格單元進行再次處理，實現二維樣片到三維柔性曲面的變換，結果如圖4所示。
圖3 布料網絡和懸垂模擬
圖4 基于正則柵格法的四邊域網格剖分實例
2.3 虛擬服裝的三維縫合過程
進行虛擬服裝的三維縫合時，采用空間幾何轉換手段以及交互手段，分別設置衣片的初始坐標以及縫合的初始坐標，并將衣片部署在三維人體表面模型相關的合理位置，完成二維到三維的轉換[8]，再依據相應的工藝順序完成虛擬服裝的縫制，如圖5所示。
圖5 虛擬服裝的三維縫合
2.4 碰撞檢測
模擬人體試穿三維虛擬服裝時，將形成大量的碰撞現象。因此有效處理碰撞問題才可真實地實現虛擬穿衣的模擬。本文采用OBB樹算法將向性包圍盒當成物體的包圍盒，構成OBB樹進行碰撞檢測。通過“分割軸”方法檢測兩個包圍盒是否相交，并確保包圍盒通物體緊密相連，增強包圍盒檢測的命中率。一個OBB是三維空間內某任意方向的長方體包圍盒，多個OBB集成的層次結構則為OBB樹。
2.4.1 塑造人體的OBB方向包圍盒
基于獲取的三維人體表面重建模型，將人體分割成15個部分，分割結果如圖6所示。
按照人體分割的結果，塑造人體的OBB方向包圍盒，如圖7所示。
2.4.2 碰撞檢測算法
碰撞檢測算法的偽代碼為：
//個對象
//檢測時間從to依據步長計算
Simulation（）
{
…
for {
//update 對象的行為；
bool flag =CollisionDetect
If（flag）
Calculate collision response；
描述個對象
}
}
//碰撞檢測過程，其中Tprev為全局變量，設置初值為
//dt is Sampling step size of collision detection，且
CollisionDetect（Tcurr，）
{
for（t=Tprev to Tcuur， 步長為）
{
for（中每個對象）
將放置在時間的點上；
for（中每個對象）
for（中每個對象）
If（與相交）
時刻完成碰撞檢測；
}
Tprev=Tcuur；
}
2.5 人體虛擬穿衣的仿真和合理性分析
2.5.1 虛擬穿衣模擬過程
（1） 采集二維服裝CAD系統制定的衣片；
（2） 提取全部待縫合衣片的縫合邊；
（3） 將二維衣片剖分成彈簧?質點模型，實現二維衣片到三維柔性曲面的變換；
（4） 將衣片交互式部署在三維人體表面模型的原始位置；
（5） 塑造三維人體表面模型的OBB樹；
（6） 對衣片進行縫合，同時進行三維人體表面模型?衣片以及衣片?衣片間的碰撞檢測處理，同時做出相應的碰撞響應[9]。
2.5.2 人體虛擬穿衣實現以及合理性分析
人體虛擬穿衣的仿真實現過程也就是實現二維服裝樣板到三維服裝的轉化過程，如圖8所示。從中能夠看出，轉化過程實現了平面衣片到立體服裝的變換，真實模擬出服裝的自然垂感，可對服裝設計的合理性進行準確分析。
圖8 人體虛擬穿衣的實現過程
3 實驗分析
實驗使用最小二乘一元先行回歸法對本文設計的基于三維圖像分析的服裝設計合理性方法以及基于BP預測模型的服裝設計合理性分析方法的預測性能進行驗證。設置著裝皮膚舒適性指數預測值，也就是不同方法的預測結果是期望值也就是實測值再使用該最小二乘一元回歸法對以及進行線性回歸分析，獲取直線若獲取的兩條直線相似度高，說明模型預測準確度較高，并分析預測值同實測值的相關性，若相關系數高于0.7，則說明相應方法對服裝設計合理性的預測精度高。
3.1 棉質服裝設計合理性預測
實驗樣本集是10個受試者穿著三種不同類型棉質服裝進行舒適性測試，也就是服裝的合理性檢測獲取的數據。從中選擇15個樣本作為樣本集檢驗不同方法的預測效果，結果如圖9和圖10所示。
圖9 棉質服裝設計合理性BP預測模型預測
圖10 棉質服裝設計合理性本文方法預測
從圖9，圖10中可得，BP預測模型預測值同實測值的相關系數為62.37%，而本文方法的相關系數為87.64%，說明本文方法的預測效果更好。采用檢驗法對相關系數進行顯著性檢驗，結果如表1所示。
分析表1可得，兩種方法的相關系數都是顯著性相關，而本文方法的相關系數最顯著。說明本文方法對棉質服裝設計合理性的預測能力優于BP預測方法。
3.2 絲質服裝設計合理性預測
實驗樣本集是10個受試者穿著三種不同類型絲質服裝進行舒適性測試，也就是服裝的合理性檢測獲取的數據。從中選擇15個樣本作為檢驗樣本集檢驗不同方法的預測效果，結果如圖11和圖12所示。
分析D11，圖12可得，BP預測模型的預測值同實測值間的相關系數為71.25%，而本文方法的相關系數為90.58%，說明本文方法對絲質服裝設計合理性的預測效果更優。進一步采用檢驗法對相關系數做顯著性檢驗，結果如表2所示。
分析表2可得，兩種方法的相關系數都是顯著性相關，而本文方法的相關系數更為顯著。說明相對于BP預測方法，本文方法對絲質服裝設計合理性具備良好的預測性能。
4 結 論
本文進行了基于三維圖像分析的服裝設計合理性仿真，完成服裝設計合理性的準確分析。實驗結果證明，所提方法可對不同類型服裝設計合理性進行準確預測。
參考文獻
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三維圖像范文2
【關鍵詞】超聲波圖像 三維成像 表面成像法 體積成像法
1 引言
超聲波診斷系統具有非侵入性、能實時產生器官動態圖像以及移動方便等優點，因此在現代醫療應用，超聲波成像已經成為現代醫療診斷中不可或缺的系統之一。超聲波圖像是一個二維的?面斷層掃描圖像，其成像原理如下：當采用超聲波探測系統導入組織后，由于不同的組織各部分對聲波的阻抗?同，會產生不同的反射波，因此形成了超聲波圖像。與傳統X 光投射式圖像?同，超聲波圖像中通常需要分析圖像所代表的組織/器官的意義，需要有足夠的人體結構解剖學方面的知識，對人體內組織與器官三維結構具有充份的了解與空間分布的概?，才能正確從中解譯出超聲波圖像中各個組織的情況。利用超聲波圖像進行診斷，則需要?積足夠的超聲波圖像解譯經驗，才能快速且準確地判斷出圖像所代表的生理現象。
超聲波圖像也會因設定而產生?同的結果，包括：探頭頻率、掃描方向、掃描深度。因此解譯一張超聲波圖像，不只要有對圖像范圍內組織與器官特性的了解，還要配合儀器的操作與設定，才能順利解譯圖像所代表的意義。此外，超聲波圖像會受到音波散射與干涉效應的影響，使得成像效果不清晰，圖像邊界模糊，因此更加需要具備充份的專業訓練與經驗，以解譯超聲波圖像。由于超聲波圖像是以二維掃描切面方式呈現，因此在解譯超聲波圖像時，需結合結構學、解剖學、生理學等專業知識，以及對人體各部位清楚的解剖及空間相關概念。在超聲波成像中，三維超聲波圖像是一個非常重要的應用。通過三維立體成像，能讓人清楚地得知各個器官組織的形狀、大小及位置，以提供在醫療上的疾病判斷標準，因此，三維超聲波圖像技術在現代醫學中具有相當重要的作用。本文在分析二維超聲波成像的基礎上，分析了現有的醫學超聲波三維成像技術。
2 三維超聲波成像
近年來，在臨床的應用上，由于三維超聲波成像系統的技術大幅改善，使得許多醫療研究領域不斷地被開發，因而對病人的診斷以及管理上造成很大的影響。到目前為止，胎兒、心臟以及婦科方面等領域最受到大家廣泛的關注。
在三維超聲波成像中，首先建立三維結構的人體組織及器官。在臨床上雖然醫生或專業人員對人體結構?有了充份的了解，可是人體結構復雜，對超聲波切面圖像所代表的意義不能完全記憶；因此在超聲波設備旁，常常都會附上輔助的?面圖像，對應各主要部位超聲波圖像所代表的組織或器官切面位置，方便醫生進行對比。近年來，計算機的運算速度不斷提升，現在已經能在計算機上展現出逼真的3D ?體效果與多屏幕輸出功能；在計算機所呈現虛擬現實中，創造出與真實空間相類似的環境。通過對象物?引擎的開發，更以可在虛擬環境中仿真物體的真實物?特性，進而發展虛擬現實等工具與系統，并廣泛應用于建筑、工業、娛樂等領域。最典型的取得三維超聲波圖像的方法，是通過移動探頭，以線性掃描（Linear Scan）、扇形掃描（Sector Scan）或是箭形掃描（Sagittal Scan）的方式，連續取得多張二維圖像后，再給予圖像間應有的相對空間位置，最后利用表面成像法或是體積成像法來實現三維成像。這種情況下獲得的三維超聲波圖像是由多張二維圖像組合而成的，所以必須知道每張圖像間相對的空間位置才能組合出正確的三維圖像。目前得知圖像彼此對應的位置與方向的方法，傳統上可將探頭加裝上一額外的空間定位系統，當探頭移動時，定位系統即可記錄下探頭移動的位置與方向，再對應于所取得的二維圖像。
通過上述的介紹可知：在求得二維圖像間彼此的相對空間位置后，即可使用表面成像法（Surface Rendering）或體積成像法（Volume Rendering）予以三維圖像的重建。表面成像法簡單地說是將物體的表面部份投影到二維平面上，因此在做表面成像之前，必須從每一張二維圖像中圈選出感興趣的區域（Region of Interest），以找出立體對象之表面部份，并將這些表面之曲面利用諸如三角形、矩形或多邊形之貼圖來近似。表面成像法由于只粹取出物體的表面部份，因此數據量大幅減少，節省許多做三維立體成像的運算時間，但目前最大的瓶頸在于超聲波圖像要準確地分割出有興趣的部位并不容易，以致于在實際應用上可能會因物體圖像的小特征和分支沒辦法精確的分割出來，而導致產生不正確的表面。同時由于一般在做圖像分割時，只粹取出物體邊緣部份，因此對于物體的內部成像或是含有多個物體同時重迭的成像均不易實現。在體積成像法，（Alan Watt.，1993）、（Richard S.Wright， Jr. Michael Sweet， 2000），其成像的主要原理為重新取樣、梯度計算、求明亮度、歸類以及組合成像，首先，假設以觀察點為基準朝三維物體作觀測，隨著從觀察點發射的光線前進路線，可以看到光線會通過物體，并且會在物體內部相交，由于這些相交點常常不會剛好落在三維數據的取樣點上，因此必須通過鄰近取樣點的灰階值以線性內插的方式來求得可能的灰度值。
3 結論
臨床應用日益增加的需求使得三維超聲波成像技術越來越受關注，在胎兒、心臟以及婦科方面等領域最受到廣泛的關注。本文在分析二維超聲波成像的基礎上，分析了現有的醫學超聲波三維成像技術。
參考文獻
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[2]Alexandre Hostettler， Clément Forest， Antonello Forgione， Luc Soler and Jacques Marescaux， "Real-Time Ultrasonography Simulator Based on 3D CT-Scan Images"， Medicine Meets Virtual Reality， 2005.
作者簡介
肖波（1971.4-），女，重慶人，瀘州醫學院生物醫學工程系，電氣工程碩士，講師，從事醫療儀器、醫學圖像處理、DSP及在醫療儀器中的應用研究。
三維圖像范文3
楚雄州人民醫院CT室，云南楚雄 675000
[摘要] 目的 探討CT圖像三維重建在復雜頸椎骨折的診斷和治療中的應用價值。方法 選取我院2010年12月—2012年12月間收治的50例頸椎骨折患者作為本次研究的對象，采用螺旋CT進行薄層掃描和三維重建進行診斷。收集整理掃描所得斷層資料，然后通過網絡傳送的方式將這些資料送至計算機工作站，同時采取三維重建軟件處理。結果 復雜頸椎骨折采取三維CT圖像能非常直觀的查看頸椎骨折和狹窄椎管的解剖形態特點，并可以在系統上進行模擬，可以沿水平方向和豎直方向任意旋轉和切割，使醫務人員能夠從不同的方位詳細的觀察各個情況，使人體內隱藏的復雜的頸椎骨折和狹窄椎管直觀的、透明的展現在醫務人員眼前，有利于醫務人員進行判別診斷。結論 三維CT重建在頸椎骨折方面具有很大的臨床應用價值，它能夠直觀的將狹窄椎管和頸椎骨折的解剖形態特點展現在醫務人員眼前，從而幫助醫務人員判別診斷，從而使得頸椎骨折手術精確性與安全性得以提高，同時為預后的估計提供很高的參考價值，值得在臨床應用上推廣。
[
關鍵詞 ] CT圖像；三維重建；復雜頸椎骨折；狹窄椎管；應用價值
[中圖分類號] R683
[文獻標識碼] A
[文章編號] 1672-5654（2014）09（b）-0165-02
隨著科學技術在不斷的發展，使得醫療技術水平也在不斷的進步，各種先進的醫療診治技術、醫學檢驗設備相繼出世，醫學三維重建則是典型的代表。它是一種通過利用計算機對生物組織與結構圖像進行連續后處理，進而得到研究對象三維圖像，同時經過計算機精確圖像處理技術定量測量與相關操作的形態學研究技術與方法[1]。如今，計算機技術得到了廣泛的普及和應用，加上螺旋CT的開發與推廣，醫學三維技術再次躍上了一個新的平臺。為了更深入的探討CT圖像三維重建在復雜頸椎骨折的診斷和治療中的應用價值，本文選取我院2010年12月—2012年12月間收治的50例頸椎骨折患者采用螺旋CT進行薄層掃描和三維重建進行診斷，最終取得良好的效果，現報道如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
選取我院2010年12月—2012年12月間收治的50例頸椎骨折患者，該組患者中有33例為男性，17例為女性，最大年齡為74歲，最小年齡為19歲，平均年齡（44.56±3.11）歲，受傷原因包括交通事故傷28例、建筑事故傷22例。本次研究所有患者皆為閉合性頸椎損傷，包括不全癱36例、合并全癱14例。50例患者中有80%（32例）入院當日采取螺旋CT掃描，其余18例患者中除1名C4以上多發骨折外其余皆在入院3 d內完成CT掃描。
1.2 CT掃描及三維重建
螺旋CT掃描設備用西門子 SOMATOM Definition AS+128層4D螺旋CT系統，掃描基線與病變椎管橫徑平行，掃描范圍為C1~C7，掃描環境為：130KV、70MA、5S、512×512矩陣，掃描時間為1 s，床臺的移動速度為1~5 s，掃描層的厚度約2~3 mm，X線射幅為一1~5 mm，三維重建的間距為1 mm，立體顯示的CT域值下限為140~300，上限為2000~2048，再重建間隔為0.5~2 mm。初次掃描之后還需要增強掃描，其具體步驟為：先是以每秒5 mL的速度注射碘海醇，注射劑量為50 mL。掃描完成后利用網絡將結果傳送至計算機工作臺，再通過相關處理軟件結合相關的骨重建算法重建圖像。最后是按照人體解剖坐標軸的原則在圖像上進行標注，圍繞身體左右軸和上下縱軸分別旋轉，截圖需要的圖像[2]。
1.3 圖像分析評價
由于最后的診斷是根據圖像讀取結果決定，因此務必要保證圖像分析評價的準確性。本次圖像分析與評價由本院兩位資深放射醫生和兩位經驗豐富的骨科醫生進行，對手術前后 X線片和CT分別讀取，并進行對照研究。
2 結果
本組50例頸椎骨折病例中，通過CT圖像三維重建技術使所有患者的頸椎椎管、椎間孔及橫突孔都清晰的展示了出來(圖1~6)，并能夠根據診治的各項需要對圖像進行取位、旋轉、預覽，從而可以對患者的骨折類型進行準確的判定，并制定合理的手術類型以及模擬手術效果。
3 討論
在觀察頸椎的過程中，可以充分利用MRI平面觀察將脊髓病變清晰的顯示出來，但這種方式有一個缺點，那就是它的空間分辨率相對較差，觀察骨骼則會受到一定的限制，如果患者曾經接受過置入金屬內固定物，就會對檢查產生一定的影響[5]。隨著醫療水平的不斷進步，對于人體內部研究的相關技術研發早已開展，CT技術也具有悠久的歷史，早期的CT技術便可以將脊椎骨質增生情況和兩側橫突孔狹窄情況清晰的顯示出來，還能夠測量椎管前后徑距離，然而它卻無法將病變段椎管的整體情況顯示出來，也不能對兩側的椎間孔進行評價，導致醫師的判斷就存在一定的局限性，骨科醫師在診斷的時候需要在此圖像上發散自己的空思維建立三維立體圖像，這不僅提高了醫生的工作難度，同時也容易引起誤判。
CT圖像三維重建便可以有效的解決上述問題，它憑借更先進的設備系統能夠清晰的將圖像全面的重建出來，并能夠使頸椎三維圖像具有很強的立體感，提高效果的逼真度，為臨床診斷提供全面、精確的依據。利用CT圖像三維重建進行復雜頸椎骨折的診斷與治療，在一定程度上可將頸椎椎管、椎間孔、大小節等各個部位、組織、關節立體結構清楚與準確地顯示出來。使復雜的、抽象的頸椎骨折形態能直觀的展現在醫生面前，為醫生的判斷和治療方案選擇提供重要的依據。同時，它還可以通過立體切割法按照病情觀察需要任意切割、旋轉各組織部分，比如說它可以切除脊椎的部分結構，將椎管的具體部位更直觀地暴露出來，同時可以對骨折部位、骨折情況進行測量和判斷[6]。
完成對頸椎骨折圖像的三維重建后可以根據需要任意沿著水平方向旋轉圖像，以此對圖像的各個位置進行觀察，圖像可以清晰的將椎體及后部附件結構的脫位與骨折顯示出來；沿著豎直方向旋轉后能將爆裂型骨折引發的椎體上下表面粉碎程度清晰地顯示出來，并且能對內部形態變化進行觀察，以及探查椎體后緣（有無碎塊突入椎管）、椎管（有無繼發性狹窄）及椎體（有無移位、狹窄（圖2）等）情況等[3]。在立體結構基礎上，還可以模擬切割某些部位然后再沿著水平或豎直方向旋轉，任意觀察和記錄仰視、俯視等位圖像，普通的平面圖層則無法進行這些操作（圖6）。相關研究表明，MPR 圖像是一種二維圖像，可從矢狀面、冠狀面或任意斜面對脊柱進行逐層觀察，非常有助于觀察骨折細節。對本組患者的觀察發現，不同患者表現出不同程度的椎體粉碎嚴重、椎體前后徑及左右徑增大、椎體下二分之一出現為一條或數條裂紋，與上述研究內容相符合。同時，通過建立矢狀面重建可以將椎管內的情況反映出來，這樣就可以對那些可以情況進行驗證，比如螺旋CT掃描顯示椎管中存有碎骨突入等情況（圖2、圖5）。經過X線、CT及三維重建等綜合檢查后，根據結果采取合適的處理方式，有7名予以手術治療，復位良好，并去除椎管碎骨塊壓迫，加以內固定處理后，療效確切。
綜上所述，三維CT重建在頸椎骨折方面具有較大的臨床應用價值，它能夠直觀的將頸椎骨折和狹窄椎管的解剖形態特點展現在醫務人員眼前，從而幫助醫務人員判別診斷，最終有效的提高頸椎骨折手術的安全性和精確性，并對患者預后的估計提供幫助，值得在臨床應用上推廣。
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三維圖像范文4
肋骨骨折在胸部外傷中非常常見,而檢查方法以普通正斜位X線平片為主,但是由于普通X線投照條件、斜位角度及患者受傷情況不同,均會影響其對肋骨骨折的診斷準確性。16 層螺旋CT 的應用,以其先進的掃描技術和強大的后處理功能, 顯著提高了對肋骨骨折的診斷準確率。本文總結44例外傷患者16層螺旋CT 檢查結果, 并對照X 線平片進行分析, 意在探討16層螺旋CT后重建技術在肋骨骨折診斷中的應用價值。
1 資料與方法
1.1 一般資料 收集我院2009 年4月～2011 年12月胸部外傷患者44 例, 男34 例, 女10例, 年齡17 ～73 歲。所有患者均進行平片及16 層螺旋CT 檢查。
1.2 方法 常規攝取胸部正位、雙斜位X線平片。儀器為1000mAKoda DR7500系統。肋骨CT掃描使用GE Lightspeed 16螺旋CT機。掃描范圍為興趣區肋骨, 選16排探測器, 電壓120V, 電流250～300mA, 層厚2.5 mm,螺距1.375, 床速27.5 mm/ 圈, 屏氣7～10s 即可完成全部掃描。原始數據進行兩次重建, 骨算法, 首次層厚2.5 mm,層距2.5mm, 第二次重建層厚1.25mm, 層距1.25mm。所有數據傳送到ADW 4.2工作站進行處理, 重建方法有多平面重建法(MPR) 、表面遮蓋法(SSD) 、容積再現(VR) 、最大密度投影(MIP) 、三維重建成像(3D) 等。
1.3 統計學分析 采取χ2檢驗, P < 0.05為差異有顯著性。
2 結果
44 例中肋骨總骨折數133根, 其中第1～3肋骨骨折12根, 第4～7肋骨骨折57根, 第8～10肋骨骨折45根, 第11～12肋骨骨折19根。X線平片診斷骨折104根, 檢出率78.2% , 其中1例1根肋骨于CT橫斷面及三維圖像上均未能顯示。同時, 平片發現肩鎖關節脫位2例, 肩胛骨骨折2例, 肺挫傷4例, 血氣胸7例。16 層螺旋CT 診斷骨折132 根, 診斷率99.2% , 其中橫斷圖像直接顯示骨折線40例130根, 檢出率97.7% ; 三維容積再現圖像顯示骨折128根, 檢出率96.2% , 其中2根三維圖像顯示而橫斷面圖像未能顯示, 4根橫斷面圖像顯示而三維圖像未能顯示, 1根橫斷面圖像和三維圖像均未能顯示。同時, CT 掃描發現胸骨骨折3例, 胸椎骨折2例, 肩胛骨骨折3例, 血氣胸12例, 肺挫傷13例,
3 討論
肋骨骨折的發病率占全身骨折第六位，易發生于3O～4O歲者。以第4—10肋骨為好發，尤其以第8肋骨機會最多。肋骨骨折可以是完全骨折，也可以是不完全骨折，可以對位良好，也可以明顯移位?？赡軗p傷鄰近的肺和胸膜，常發生并發癥。
3.1 X 線平片診斷的局限 肋骨共有12對，第1～3肋骨較短，且有鎖骨、肩胛骨和肌肉的保護，較少發生骨折。第4～7肋骨較長且固定，最易骨折。第8～10肋骨雖較長，但前端與肋骨連成肋弓，較有彈性，骨折發生率次之。第11～12肋骨前端游離不固定，不易骨折。實際上, X 線片上肋骨骨折有時不易發現, 其原因很多, 如胸部結構重疊較多, 細微的骨折線被遮蓋, 肋骨結構單薄, 致骨折線缺乏對比而遺漏; 并且肋骨成半環狀, 攝片時大部分肋骨不能貼近膠片都可影響肋骨骨折線的顯示。有學者懷疑肋骨骨折時, 進行透視加點片, 能提高一定的陽性率。本組病例普通平片骨折檢出率為78.2% ,發生率最高漏診多為肋骨腋前段、近胸肋關節處及膈下肋骨的骨折。無錯位的肋骨細微骨折也是漏診較多見的原因之一。
3.2 16層螺旋CT的優勢 近年來隨著螺旋CT的發展及各種后處理方法(MPR、CPR、VRT)的采用，多層螺旋CT在骨創傷領域對骨折及脫位的顯示有很大的優勢，可充分顯示冠狀、矢狀和斜位骨結構，而且多層螺旋CT具有掃描時間更短、空間分辨率及時間分辨率更高、容積掃描的特點，可任意角度旋轉觀察肋骨骨折 。應用16層螺旋CT 進行一次屏氣掃描, 經1.25mm 薄層重建, 在ADW 4.2工作站進行三維重建, 選用模塊方式能比較容易、快速得到三維圖像, 直觀、準確展示胸廓肋骨全貌, 同時對感興趣區進行修改切割, 暴露損傷部位, 使得三維圖像逼真, 并能隨時在各種模式間轉換; 進行多方位、多角度、多平面和旋轉觀察, 徹底消除了重疊和等因素的影響, 提供的信息更多、更完整, 大大地彌補了傳統影像的缺陷和不足。本組資料表明, 16層螺旋CT薄層掃描, 三維圖像重建顯示肋骨骨折較X 線平片更清楚, 骨折檢出率達99.2%, 特別是精細的三維圖像與橫斷面圖像顯示更直觀。
3.3 肋骨骨折的并發癥 在顯示肋骨骨折并發癥方面, X線檢查雖然能顯示胸廓肋骨骨折的全貌, 但對于多發復雜骨折損傷及伴有重度積液的損傷等其發現問題價值仍有限。本組資料X 線平片對血氣胸、肺挫傷的診斷正確率僅為58.3% ( 7/12) 、30.8% ( 4/13) 。在肋骨的16層螺旋CT掃描中, 同時發現了更多的胸、腹部并發癥和骨折。對于胸部外傷肋骨骨折的判斷, 特別是疑難復雜病例的正確判斷, 16層螺旋CT無疑是最好的選擇; 并且對于伴有復合傷的危重患者, 16層螺旋CT能在極短的時間內完成掃描和進行三維圖像重建, 避免了常規X 線檢查中需要變換、反復搬動患者而給患者造成更大的傷害等, 同時為臨床搶救贏得時間。
總之，使用多層螺旋CT容積掃描胸部肋骨可以獲得高質量的二維圖像，并進行基于此的VRT、SSD、MPR等各種圖像后處理技術。根據幾種方法在肋骨骨折診斷中各有的優缺點，結合病情需要，結合臨床治療的需要，多種方法聯合應用，突出重點，能獲得最佳的圖像質量，達到最佳的診斷效果。
參考文獻
三維圖像范文5
關鍵詞: 三維CT;關節面骨折;治療
自2005年以來對56 例累及關節面骨折應用三維CT重建,對其臨床應用價值及優缺點進行探討。
1 資料與方法
1.1 一般資料
自2005年至今,共收治累及關節面骨折56 例(包括髖臼骨折11 例、脛骨平臺骨折25 例、腕關節骨折20 例),術前均進行X線攝片、CT掃描檢查(CT機型號為GElightsped8排螺旋CT)。
1.2 方法
CT常規掃描層厚/間隔均為5 mm,將掃描所得數據分解層厚/間隔為1.25/1.25 mm,用三維CT軟件直接對目標關節面進行重建處理,即時可得到清晰和直觀的目標關節面三維圖像,結合X線攝片以及重建所得三維圖像依據AO協會骨折分類方法對骨折進行分型,制訂治療方案并作手術規劃。4 例髖臼骨折中3 例行手術治療,20 例脛骨平臺骨折中15 例行手術治療(12 例行植骨),11 例距下關節骨折7 例行手術治療。
2 討 論
移位的累及關節骨折尤其是下肢的承重關節骨折如不能準確復位、堅強內固定,常常會導致創傷性關節炎甚至功能殘疾。手術前進行認真的規劃是骨科醫生治療成功的關鍵,包括手術指征的正確掌握、骨折分型的正確判定、選擇合適的手術入路、內固定方法及內固定物等。而在手術時,無論采用何種切口,手術野中只能顯露目標的一部分,對病變組織之間或病變組織與正常組織之間的空間位置關系并不知曉,所以手術操作經常有相當的難度。
以往骨科醫生制定手術計劃主要依靠X線攝片,X線攝片是二維圖像,而關節是一種復雜結構,例如髖關節、膝關節、跟距關節等其表面均為不規則曲面,不論讓患者如何變換,改變投照方向所得的二維X線攝片均因骨塊重疊及軟組織疊影而不能很全面直觀地顯示關節面情況。關節越深、關節面曲度越大,X線片就越難準確、直觀地反映關節面塌陷及骨折塊位移的情況[1]。
本文對骨折關節進行快速CT掃描,患者無需變換,甚至不必拆除石膏外固定,較傳統X線攝片相比大大減少了患者的痛苦及X線照射量。通過計算機圖像數字技術,將二維CT圖像進行三維重建后,可以將其他骨及軟組織影、石膏影等隱去,只剩下單獨的目標骨關節,將得到的圖像在屏幕上進行任意旋轉,可以從任意角度觀察該關節面,對該關節的損傷情況獲得一個較全面的認識。
通過將形成的三維圖像在圖形工作站上實時旋轉,可以清楚地看到骨折線,證實骨折的存在;看到骨折線的走行方向、主要骨折塊的體積、形狀及如何相對位移;關節面損傷情況或者塌陷發生的位置及程度。還可以判斷出將關節面軟骨復位后關節面下方是否會有明顯的骨質缺損,從而判斷在進行復位及內固定手術時是否需要同時進行植骨術?？梢栽诠钦坳P節的三維圖像上模擬設計鋼板放置部位或螺絲釘進針位置,模擬設計螺紋釘的正確方向使其能夠固定足夠體積的骨塊,從而盡可能使內固定可靠,為手術后進行相對早期的功能鍛煉創造條件[2~4]。
對于累及關節面的復雜骨折,尤其是下肢承重關節骨折,三維CT重建具有很重要的臨床價值,它能很直觀地顯示骨折關節的損傷情況,有助于骨折正確分型,為骨科醫師進行合適的治療方案選擇提供依據。隨著多排螺旋CT的快速發展,三維CT重建技術更快捷、簡單、實用,圖像更加清晰。目前在計算機圖像處理技術的基礎上發展出了計算機輔助外科手術系統,通過將手術目標進行三維圖像重建使外科醫生對手術區域內的情況在手術前加深認識,可以對手術中將出現的問題于術前進行評價、分析,從而提出決策,通過進行術前手術設計及計算機模擬手術操作等進行充分演練,使醫生在術前進行一次無損傷的“解剖”,既可減少手術中骨折范圍的剝離程度,又可縮短真正手術所需要的時間,可以明顯提高手術的安全性及手術質量,減少術后感染,有利于骨折的早期愈合。
三維圖像范文6
關鍵詞CT 三維重建 Mimics 術前準備
我們用Mimics對6年1月～8年1月81例骨關節CT數據處理獲得清晰、直觀的三維圖像能為診斷、手術、及教學等提供大量有用信息報告如下。
資料和方法
臨床資料:共81例其中男51例女例;年齡～9歲;創傷77例骨病例炎癥1例;頸椎1例胸腰椎7例膝1例踝7例髖7例肩例肘例骨盆例;薄層6例螺旋1例。
設備:Philips公司螺旋CT及工作站(射洪縣人民醫院CT中心),可輸出dicom數據。普通計算機及移動儲存介質(U盤或移動硬盤)。
軟件:Materialise公司軟件MIMICS(Materialise's Interactive Medical Image Control System)。
獲取CT數據:調用我院6年1月～8年1月81例骨關節CT數據(dicom格式)。掃描條件:1V、16mA。薄層軸掃:層厚、層距～5mm;螺旋掃描:層厚1～mm1mm螺距?？截怌T數據到安裝Mimics的計算機。
三維重建:將dicom格式數據導入Mimics根據CT值精確選取每層骨關節輪廓線并轉換為三維圖像。具體如下:①結構蒙罩生成:閾值選取技術(Thresholding)選定骨關節軟件自動得出其閾值范圍接受這一閾值范圍便獲得骨關節原始蒙罩。對原始蒙罩酌情編輯可得到不同結構的蒙罩;三維區域增長技術(D)選取欲重建的單個或多個骨區域可快速得到新的蒙罩。②在三維實體(D Object)菜單欄導入生成的蒙罩并加以運算便獲得相關結構三維重建模型。
三維圖像分析及應用:①用分割(segmentation)處理對每例骨關節解剖結構作逐一重建選擇性顯示了解結構間關系。②用再定位(Repositioning)功能模擬復位為骨折分型等提供客觀數據準確診斷指導治療。③用MedCAD模塊在Mimics中創建CAD對象(內置物)并模擬出置入“內固定”進行仿真手術,模擬固定、矯型等手術操作用measure獲取個體化相關解剖數據指導手術操作。幫助確定手術、入路骨折復位程序、術中關鍵操作解剖數據。④用仿真(Simulation)技術對位置深在、解剖復雜、創傷大、風險大操作難的極具挑戰性的手術術前獲取相關個體化解剖數據模擬操作擬定手術方案。⑤用清晰、逼真的三維圖像作術前討論及術前談話。
結 果
用Mimics成功對81例骨關節CT數據進行了三維重建三維圖像逼真有個體化特性均清楚、立體地顯示了各結構間關系及病變部位、范圍。其操作科學嚴謹結果真實可信。
用三維圖像對77例復雜骨折脫位的創傷病例由不同的人進行處理能客觀、準確的分型可重復性好。
對1例5歲髖臼發育不良術前作了髖臼周圍截骨設計;對15例創傷術前計算機模擬手術。為手術提供了個體化關鍵數據。
在操作中提高了年輕醫生CT讀片能力。
重建仿真圖像更易被患方理解術前談話醫患更易溝通能獲良好的依從性。
重建圖像質量與掃描層距、層厚有關螺旋掃描優于薄層軸掃。1例螺旋CT重建較6薄層CT重建圖像更細膩。對細微骨折(移位
討 論
