医学图像的三维可视化研究

作     者：李紫艳 

作者单位：天津工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨连贺

授予年度：2009年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 100207[医学-影像医学与核医学] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 10[医学] 

主      题：医学影像诊断 VTK体切割 模拟切割 三维可视化 改进MC算法 

摘      要：自从德国科学家伦琴在1895年发明X射线以来，CT、MRI、B超、电子内窥镜等现代医学影像设备逐渐出现，这使得传统的医学诊断方式发生了革命性的变化。使用计算机对医学影像设备采集到的影像进行处理的技术称为医学影像处理与分析。它可以帮助医生进行更好、更准确地进行医学诊断。医学影像设备可以使医生从二维截面方向对人体进行观察。在目前的影像医疗诊断中，主要是通过观察一组CT、MRI的二维切片图像去发现病变部位，这主要依赖于医生丰富的读片经验，主要依据的是图像的定性分析。为了能够获得病变部位直观准确的信息，人们将二维切片的三维重建技术提到了研究日程上来。计算机技术的快速发展，使大型的三维体数据的三维重建和可视化成为可能。医学影像三维重建技术，简单地说就是根据CT、MRI、PET等获得的二维图像切片，重新建立人体内的组织或器官的三维图像的过程。同时，还可以对重建后的三维体进行平移、旋转、按比例放大缩小等交互操作。 本文的研究内容主要放在三维体数据的重建和可视化技术研究上。本文的主要研究内容如下： 1.体切割模拟：基于VTK各个常用类的作用和方法，对VTK体切割模拟做了深入研究，在此基础上提出一种通过鼠标的拖动来实现切割过程中虚拟切片任意剖面显示的功能。 2.医学图像数据的三维重建：研究三维数据场的可视化技术以及使用可视化开发工具VTK对基于DICOM格式的CT图像序列进行三维重建，重点研究传统经典算法Marching Cubes(MC)，针对MC算法存在执行效率低，产生的三角面片多等缺点，提出了一种改进的MC算法，直接根据顶点函数值的分布情况进行等值面的绘制，同时提出了一种采用基于剖分的方法来消除二义性问题，并通过具体事例的实验结果表明了，改进的MC算法在保证三维重建的效果下，有效的提高了算法效率。 3.三维体的动态三维显示技术：三维模型的变换包括平移、旋转、缩放等。