本文關鍵詞：高精度人頭部冠狀切面圖像數(shù)據(jù)集的構建

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【摘要】：背景與目的數(shù)字人(digital human)是生命科學與信息科學融合的一個研究領域,即通過信息科學的方法,將人體結構數(shù)字化,經(jīng)過三維重建和虛擬現(xiàn)實技術的處理,得到可視的、能夠調(diào)控的虛擬仿真人體模型[1]。數(shù)字人研究的目的是構建人體形態(tài)學信息研究的平臺,為開展各種人體研究提供形象而真實的模型,可廣泛用于醫(yī)藥、體育、藝術、機械制造、軍事等領域[2],也可用于醫(yī)學教育和臨床實踐[3],例如各種虛擬內(nèi)鏡訓練系統(tǒng)的開發(fā),如虛擬鼻鏡、耳鏡、胃鏡、腹腔鏡、直腸鏡、關節(jié)鏡等虛擬內(nèi)窺鏡,進行內(nèi)鏡手術模擬訓練[4]。本研究目的是將人的頭部結構數(shù)據(jù)化、可視化,構建頭部器官冠狀切面圖像數(shù)據(jù)信息系統(tǒng),是數(shù)字人研究的器官層面進一步深化。因數(shù)字人頭部數(shù)據(jù)集和據(jù)此重建的頭部三維模型來源于人體真實頭部結構信息,因此,可應用于耳鼻咽喉科、眼科、口腔科、神經(jīng)外科科學領域,如頭面部疾病臨床治療手段研究(如新的手術方式設計)、內(nèi)窺鏡虛擬仿真手術訓練、解剖教學等。而人類的頭部結構精細,如篩板、紙樣板、面神經(jīng)管骨壁等很薄,最薄只有0.1mm左右。因此需要構建高分辨率的頭部圖像數(shù)據(jù)集,以滿足應用需要。此外,目前國內(nèi)外所構建的頭部數(shù)字圖像數(shù)據(jù)集均為水平切面,沒有冠狀切面數(shù)據(jù)集的構建報告。因此,構建高分辨率的、能夠滿足實際應用要求的冠狀位數(shù)字人頭部數(shù)據(jù)集,建立高仿真度的頭部三維模型是現(xiàn)實需要。材料與方法1.尸體標本遴選:選擇新鮮捐贈成年人男性遺體,法律程序健全,檢疫符合要求。無頭部疾病病史。64排螺旋CT頭顱冠狀位掃描,間隔0.625mm,獲取頭部影像數(shù)據(jù),同時從影像上進一步排除頭部疾病。2.尸頭準備:分別自兩側的頸內(nèi)、頸外動脈灌注含泛影葡胺的血管標示劑;甲狀軟骨板上緣平面斷頭。3.尸頭定位包埋:包埋盒四角做等腰四邊定位桿線,根據(jù)銑切方向包埋尸頭,冷凍。4.標本銑切:采用頭部冠狀位,由前至后進行銑切,將機床z軸進刀量設定為0.03 mm(篩骨部分),0.6mm(非篩骨部分)進行等間距切削。5.圖像采集:采用佳能5DⅢ數(shù)碼相機進行,配以佳能16-35mm f/2.8L II USM二代鏡頭,有效像素2210萬(5760×3840)。所有圖像經(jīng)過分析編碼處理,形成頭顱切片圖像原始數(shù)據(jù)集。結果采集RAW格式和JPG格式圖像各3854幅,其中切削厚度0.03mm有1437幅,0.06mm有2417幅,分辨率為2210萬像素。形成的RAW格式圖像,平均每幅圖像24.5MB。形成的JPG格式圖像,平均每幅圖像5.9MB。RAW格式和JPG格式圖像總計117.35G。采集的圖像清晰度高,可以分辨0.2mm大小的微細結構(如動脈)。數(shù)據(jù)集包括耳鼻咽喉、視覺系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、口腔系統(tǒng)等器官結構的冠狀面圖像。圖像中各種組織均保持原有色澤。結論本數(shù)據(jù)集作為國內(nèi)外第一套獨立的頭部冠狀位切面數(shù)據(jù)集,其高切削精度和高圖像分辨率的質(zhì)量,可滿足基礎研究人員、臨床醫(yī)生和醫(yī)學生的頭部冠狀面斷層解剖學研究和學習;可用于耳鼻咽喉科、眼科、口腔科、神經(jīng)外科虛擬手術訓練系統(tǒng)開發(fā)、三維模型的創(chuàng)建、解剖三維教學軟件的開發(fā)等,有較為廣泛的應用前景。
【關鍵詞】：數(shù)字人 冠狀位 銑切 頭部切面圖像數(shù)據(jù)集
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R816.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 前言10-12
• 材料和方法12-19
• 結果19-32
• 討論32-39
• 結論39-40
• 參考文獻40-43
• 綜述 數(shù)字人及其研究進展43-62
• 參考文獻57-62
• 縮略詞中英文對照表62-63
• 個人簡歷63-64
• 致謝64

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本文編號：788242