虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā).pdf

1、在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的過(guò)程中，內(nèi)窺鏡技術(shù)是不可或缺的重要組成部分，該技術(shù)不僅可以用于診斷還可以用于手術(shù)，避免病人動(dòng)更大的手術(shù)而忍受許多不必要的痛苦，但是在檢查過(guò)程中無(wú)一例外地向病人體內(nèi)插入內(nèi)窺探頭，仍然給患者帶來(lái)了極大的不適，而且醫(yī)生操作起來(lái)也十分不便。 隨著科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù)的發(fā)展，虛擬內(nèi)窺鏡（VirtualEndoscopy，也稱仿真內(nèi)窺鏡）技術(shù)產(chǎn)生了，它可以改進(jìn)或彌補(bǔ)內(nèi)窺鏡的不足。它克服了傳統(tǒng)光學(xué)內(nèi)窺鏡需把內(nèi)窺鏡體插入人體內(nèi)的缺

2、點(diǎn)，是一種完全無(wú)接觸式的檢查方法。虛擬內(nèi)窺鏡的研究旨在為醫(yī)生提供診斷依據(jù)，還可應(yīng)用于輔助診斷、手術(shù)規(guī)劃、實(shí)現(xiàn)手術(shù)的精確定位和醫(yī)務(wù)人員的培訓(xùn)等。 論文綜述了虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的各種關(guān)鍵技術(shù)，并予以編程實(shí)現(xiàn)，達(dá)到預(yù)期效果。 在醫(yī)學(xué)圖像分割方面，介紹各種常用的圖像分割技術(shù)，針對(duì)連續(xù)二維切片數(shù)據(jù)的兩種算法：Fast Marching算法和Live Wire算法。前者對(duì)復(fù)雜的器官拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有良好的適應(yīng)能力，后者則引入圖論中的概念和表達(dá)

3、方式提取感興趣組織的邊緣。 在虛擬內(nèi)窺鏡的可視化技術(shù)方面，有面繪制和體繪制兩種技術(shù)，本文分別對(duì)他們進(jìn)行闡述。Marching Cubes算法是一種以物體空間為序的面繪制方法，適用于構(gòu)建以像素或體素組成的影像資料。RayCasting算法是經(jīng)典的體繪制算法，它能保留醫(yī)學(xué)圖像里的許多細(xì)節(jié)，這對(duì)診斷無(wú)疑是具有極大的幫助的。 在虛擬內(nèi)窺鏡中心線規(guī)劃方面，本文采用距離變換技術(shù)。在為三維醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)建立起數(shù)據(jù)場(chǎng)之后，越靠近中心的

4、體素?fù)碛性酱蟮腄T值。此時(shí)應(yīng)用類似于圖論中的最小生成樹(shù)算法，可找出數(shù)據(jù)場(chǎng)中具有較大DT值的體素點(diǎn)構(gòu)成中心線。在此基礎(chǔ)上采用貝齊爾曲線對(duì)提取出的相對(duì)粗糙的中心線進(jìn)行平滑處理，得到有利于自動(dòng)漫游的中心路徑。 在虛擬內(nèi)窺鏡的漫游方面，可以分為兩種方式：手動(dòng)交互漫游和自動(dòng)導(dǎo)航漫游。手動(dòng)方式給予醫(yī)生、用戶完全的自由度，可隨意控制虛擬相機(jī)到達(dá)任何想去的地方。自動(dòng)導(dǎo)航漫游充分利用了平滑的中心線，使虛擬相機(jī)沿著它逐步前進(jìn)，在此基礎(chǔ)上確定好視角大