人正常离体内生殖器官薄层数据集的采集及后处理

作     者：毛东瑞 

作者单位：南方医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈春林;刘萍

授予年度：2013年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100211[医学-妇产科学] 10[医学] 

主      题：内生殖器官 子宫动脉 子宫静脉 子宫内膜 子宫肌层 CT MRI 

摘      要：三维数字化建模是人体组织与器官仿生制造的核心步骤,也一直是计算机辅助仿生制造领域研究的热点问题,其可以辅助医生提高医疗诊断的准确性和科学性,目前已广泛应用于整形及假肢、手术模拟仿真、解剖教学等诸多医学领域。随着医疗技术水平和人们生活水平的提高,微创治疗概念逐渐深入人心。为了满足微创治疗研究的解剖学需求,三维数字化建模的内容也进一步细化,逐渐从宏观方向向微观方向发展,整体水平向局部水平发展。三维数字化建模的内容已不仅仅局限于个体及系统水平,而是进一步深入到器官水平,即单器官三维数字化建模。单器官三维数字化建模对于系统、全面地认识单器官的血液供应及分布,深入、形象地认识与该单器官相关疾病的发生及发展具有重要的意义。目前国内外已经完成人体多个单器官模型的构建,如脑、心脏、肺、肝脏、肾脏、骨关节、眼等,但内生殖器官三维数字化建模的研究报道较为少见,相关的研究主要集中于对子宫动脉血管网及子宫静脉血管网的三维数字化建模,并未对内生殖器官、子宫内膜及子宫肌层进行三维数字化建模。而且上述模型主要停留在对组织器官外表面的重现,对其内部结构和信息的提取和表达还不够完善,没有予以充分和准确地显示,因而有必要对内生殖器官三维数字化建模进行研究。然而,高质量数据集的采集是三维数字化建模的基础。因此,研究获取单器官薄层数据集的方法,并在此基础上构建内生殖器官的三维数字化模型是十分必要的。 本课题共分为五个章节,第一章：利用磁共振成像技术(Magnetic Resonance Imaging, MRI)、计算机X线断层摄影技术(Computed Tomography, CT)及铣切切片技术,分别采集MRI薄层扫描数据集、CT薄层扫描数据集和铣切切片数据集。第二章：基于MRI薄层扫描数据集,应用Mimics软件,采用三维数字化重建技术构建出人正常离体子宫、输卵管、卵巢及部分阴道的三维数字化模型。第三章：基于CT薄层扫描数据集,应用Mimics软件,采用三维数字化重建技术构建出人正常离体子宫、输卵管、卵巢、部分阴道、子宫动脉血管网及子宫静脉血管网的三维数字化模型。第四章：首先对基于Photoshop软件及Matlab软件的图像配准方法进行改良及优化,并利用该配准方法对铣切切片数据集进行配准；然后基于配准后的人正常离体内生殖器官铣切切片数据集,联合Photoshop软件、ACDSee软件及Mimics软件,采用三维数字化重建技术,成功构建出人正常离体子宫、输卵管、卵巢、部分阴道、子宫动脉血管网、子宫动静脉血管网、子宫内膜及子宫肌层的三维数字化模型；第五章：将基于MRI薄层扫描数据集、CT薄层扫描数据集及铣切切片数据集构建模型的精细度和广度进行对比,研究何种方法更适合于人正常离体内生殖器官薄层数据集的采集及三维数字化建模,以便为临床、科研及教学提供高质量的解剖学数据,同时也为人体其他部位单器官薄层数据集的采集提供新的思路和方法。第一章人正常离体内生殖器官薄层数据集的采集 [目的] 采集人正常离体内生殖器官MRI薄层扫描数据集、CT薄层扫描数据集及铣切切片数据集,为后续研究提供解剖学数据。 [方法] 获取人正常成年女性新鲜尸体标本2具,完整切取包括子宫、输卵管、卵巢及部分阴道在内的离体标本2具,分别命名为标本1及标本2；称取适量30%明胶放入不锈钢锅中,向其中加入适量冷水,放在电热炉上加热,并加入适量10%可溶性淀粉、氧化铅及适量蓝黑墨水,搅拌均匀,配置成明胶灌注液,作为血管填充剂；将标本1放在空盘中,分离其双侧子宫动脉主干,插入合适管径玻璃插管,并结扎其近心端。在标本2上分离其双侧子宫静脉主干,插入合适管径玻璃插管,并结扎其近心端；插管后灌注前应用Philips64排螺旋CT和Philips3.0T MRI分别进行扫描,了解内生殖器官情况；用特定的压力测定装置控制灌注压力,经插管分别对两例标本进行灌注适量明胶灌注液；灌注后再次行MRI及CT扫描,获取人正常离体内生殖器官的MRI及CT薄层扫描数据集；将扫描后的标本置于-70℃冰箱内冷冻72h,使标本完全冷冻定型；称取适量30%明胶放入不锈钢锅中,向其中加入适量冷水,放在电热炉上加热,并加入适量蓝黑墨水,搅拌均匀,配置成明胶包埋剂；将冰冻后的标本1放在模具的前方,标本2放在后方,与标本1平行放入专用包埋容器中,分段包埋；切削机床数据采集前参数设置；启动机床,按0.2mm进刀量进行等间距切削,专业相机获取断层图像,获取人正常离体内生殖器官的铣切切片数据集。 [结果] 1.基于MRI、CT及铣切切片技术,我们成功获取了人正常离体内生殖器官MRI薄层扫描数据集、CT薄层扫描数据集及铣切切片数据集。 2.灌注后MRI、CT薄层扫描数据集 标本1内生殖器官MRI薄层扫描图像