椎弓根螺釘內固定是治療脊柱各種病變的重要手段。但當前該類型的手術方案制定方式無法適應復雜的臨床環(huán)境與高風險控制需求。計算機輔助外科手術可以實現精確的手術模擬以及手術方案設計,從而提高手術的準確性與成功率。因此,借助體可視化技術重建出高質量的三維模型,并設計具有良好交互性能的系統(tǒng),從而實現安全、個性化的手術規(guī)劃目的,具有極為重要的研究意義與應用價值。本文面向椎弓根螺釘植入手術的需求,圍繞實現個性化手術方案的精確設計這一主題,深入研究和探討計算機輔助椎弓根螺釘內固定手術設計過程中涉及的圖像處理算法、體可視化技術、模型交互仿真技術及快速成型技術,取得了以下成果:1.為滿足脊柱側凸三維評估分析的需求,同時為計算機輔助椎弓根螺釘植入手術設計做好鋪墊,提出了一種基于MC面繪制的脊椎骨塊分離處理方法。首先介紹了MC算法的原理與實現方法,然后結合MC面繪制的實現過程,提出了體素級的脊椎骨切割方式,實現了對目標脊椎骨的快速粗分割。最后對三維醫(yī)學體數據的連通性進行討論,并基于分割標記技術創(chuàng)新性地提出像素擦除的可視化交互手段,應用該手段可以精確地擦除目標脊椎骨間隙處的非感興趣組織,實現椎骨的精細分割。2.為... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

本課題的總體思路示意圖

圖 2-4 二維高斯核函數曲面像中每一點的灰度值設置為該點鄰域內某種結構的滑中值。經過中值濾波處理后，圖像之中噪聲尺寸小于濾,38]。二維中值濾波輸出如式(2-5)所示。1 0g ( x, y ) med {g ( x k , y l ), k , l W }圖像，1g ( x, y )為濾波處理后的圖像，W 為選定的二維量小，運算過程簡單，且濾波速度快，對于脈沖干擾和像的邊緣細節(jié)會因為排序過程中被破壞圖像空間結構與的目標組織的邊緣輪廓信息對于后續(xù)的三維重建有著往還會帶來圖像分割的誤差，因此在醫(yī)學圖像的濾波處

一個種子點的規(guī)則進行選取，根據需要提取的區(qū)域數量確定種子點的個數。此外區(qū)長的效果容易受到噪聲的干擾，本質上屬于同一個區(qū)域的像素之間假設存在噪聲會域增長的最終結果帶來孔狀甚至無法實現一致性的增長效果。因此在區(qū)域增長操作，應該先對圖像進行濾波處理。針對人體脊柱 CT 斷層圖像，按順序經過高斯濾波、閾值分割以及區(qū)域增長處理剔除圖像中存在的噪聲與孤立點，提取脊柱部分的數據，完成三維重建前必不可少維圖像序列處理。.4 實驗結果分析本章采用某脊柱側彎畸形患者的 CT 切片圖像序列作為實驗數據，通過解碼 DIC式 CT 圖像，可得圖片信息：Row=512，Column=512，Pixel Spacing=0.449mm，Shickness=1.5mm。手術前 X 線檢查結果如圖 2-5 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于可視化交互的計算機輔助椎弓根螺釘植入系統(tǒng)及關鍵技術[J]. 李麗玲,李彬,丁煥文,田聯房.  生物醫(yī)學工程研究. 2016(04)
[2]3D打印技術應用于脊柱個性化椎體定制的實驗研究[J]. 夏曉龍,陳揚,邱奕雁,楊欣建,張偉彬,楊澤雨.  中國骨與關節(jié)損傷雜志. 2016(03)
[3]醫(yī)學圖像分割及其發(fā)展現狀[J]. 江貴平,秦文健,周壽軍,王昌淼.  計算機學報. 2015(06)
[4]計算機導航引導下脊柱后路椎弓根螺釘置入內固定:準確性及安全性[J]. 陳曉明,肖增明,宗少暉,陳前芬.  中國組織工程研究. 2015(13)
[5]人體器官3D打印的最新進展[J]. 王鎵垠,柴磊,劉利彪,趙欣如,許雨帆,周新偉,張偉明,王小紅.  機械工程學報. 2014(23)
[6]髓內釘及骨科植入材料的研究進展[J]. 郈秀菊,王曉晨,周初之,鄒坤龍,李文明,李紅梅.  生物醫(yī)學工程研究. 2013(04)
[7]交互式醫(yī)學影像控制系統(tǒng)模擬脊柱矯形的臨床應用[J]. 楊慶磊,楊進城,尹慶水,馬向陽,夏虹.  中國矯形外科雜志. 2013(19)
[8]基于MC算法的高質量脊柱CT圖像三維重建[J]. 許婉露,李彬,田聯房.  計算機應用與軟件. 2013(06)
[9]計算機輔助手術導航系統(tǒng)在脊柱外科手術中的應用進展[J]. 郭乃銘,周躍.  中國矯形外科雜志. 2013(08)
[10]基于MC算法的CT序列圖像快速成型文件生成方法[J]. 王新德,李彬,田聯房.  計算機應用與軟件. 2012(08)

博士論文
[1]醫(yī)學圖像分割方法研究及其應用[D]. 鄭倩.南方醫(yī)科大學 2014
[2]數字化技術在脊柱骨折椎弓根螺釘置入中的基礎研究與臨床評價[D]. 王洪偉.第三軍醫(yī)大學 2013
[3]三維適形放射治療計劃中的三維可視化技術研究[D]. 李彬.華南理工大學 2007

碩士論文
[1]基于體可視化的計算機輔助脊柱矯形系統(tǒng)研究[D]. 劉建平.華南理工大學 2015
[2]三維體數據興趣區(qū)域提取技術及其應用的研究[D]. 侯忠民.吉林大學 2014
[3]三維脊椎模型特征點標注的研究與實現[D]. 韓霜.西安電子科技大學 2014
[4]基于CT的椎骨組織分離與碰撞檢測技術研究與實現[D]. 姚沛延.西北大學 2009
[5]“虛擬中國人男一號”腦部體數據任意切面繪制[D]. 熊小飛.華中科技大學 2007



本文編號：3005450