正常女性骨盆數(shù)字化三維重建的研究.pdf

1、骨盆是人體的重要組成部分，在女性更是與生育分娩關(guān)系密切。1895年X線被發(fā)現(xiàn)，隨后廣泛運(yùn)用于骨盆測(cè)量。許多國(guó)家和民族包括中國(guó)，基本完成了對(duì)各地區(qū)女性骨盆的大規(guī)模詳細(xì)研究。X線骨盆測(cè)量雖然較儀器手法測(cè)量先進(jìn)，但拍攝角度和體位造成的偏差、中骨盆攝片的盲區(qū)、二維的圖片信息量少以及放射性的問題，臨床應(yīng)用受到一定的限制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展和普及，數(shù)字化在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用在19世紀(jì)末進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代，其核心技術(shù)是三維重建，它是指應(yīng)用逆向工程軟件，將

2、CT、MRI等二維的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換成具有立體效果的數(shù)字化三維模型的理論與方法。
　　 1982年美國(guó)的Federle MP等首次報(bào)道了女性CT骨盆測(cè)量，2003年，法國(guó)學(xué)者Balleyguier C等首次報(bào)道了運(yùn)用CT掃描重建出三維骨盆模型，并進(jìn)行部分徑線測(cè)量的方法，認(rèn)為利用CT重建出來(lái)的三維骨盆模型不僅能進(jìn)行任意角度的觀察和準(zhǔn)確測(cè)量，而且更容易被臨床醫(yī)生和助產(chǎn)士所理解。但目前國(guó)內(nèi)外尚未發(fā)現(xiàn)關(guān)于運(yùn)用 CT骨盆測(cè)量技術(shù)進(jìn)行大宗

3、女性骨盆生理常數(shù)測(cè)量分析的研究報(bào)道。1985年美國(guó)學(xué)者Stark DD等首次報(bào)道了利用MRI二維圖片進(jìn)行骨盆測(cè)量，認(rèn)為其不僅具有高準(zhǔn)確性和無(wú)放射性，而且可以清晰的顯示軟組織對(duì)產(chǎn)道的影響等。但是由于骨盆在MRI呈低信號(hào)，與周圍組織對(duì)比度差等原因，重建難度大，至今相關(guān)研究較少，僅有極少利用MRI數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建部分骨盆和部分測(cè)量的研究，無(wú)完整骨盆重建及測(cè)量的報(bào)道。
　　 我們已知不同人種和種族的骨盆在形態(tài)及大小上存在著明顯的差別，國(guó)

4、內(nèi)外的研究資料表明:同一人種骨盆的形態(tài)和大小也隨著時(shí)間的變化而變化，受營(yíng)養(yǎng)、飲食、生活環(huán)境、教育、勞作習(xí)慣及氣候等多方面因素的影響。德國(guó)和美國(guó)的學(xué)者發(fā)現(xiàn)在20-30年間，歐洲國(guó)家女性的骨盆形態(tài)和大小發(fā)生了明顯的變化，而且變化的趨勢(shì)并不有利于經(jīng)陰道分娩。我國(guó)王淑雯等報(bào)道了1955年與1985年天津市育齡經(jīng)產(chǎn)婦骨盆發(fā)生了骨盆的徑線和類型明顯的變化。1984年至1992年以王淑雯為首的全國(guó)協(xié)作組，對(duì)全國(guó)共6835例育齡婦女的骨盆進(jìn)行了測(cè)量和數(shù)

5、據(jù)采集分析，后近23至26年國(guó)內(nèi)對(duì)女性骨盆的研究基本停頓，眾所周知，中國(guó)大陸近30年無(wú)論在經(jīng)濟(jì)、文化等多方面發(fā)生了天翻地覆的變化，人們的營(yíng)養(yǎng)、生活工作方式也發(fā)生了徹底的改變。在這個(gè)大環(huán)境下，我國(guó)女性骨盆的形態(tài)及大小也可能發(fā)生了一定的變化，同時(shí)，我國(guó)近年來(lái)的剖宮產(chǎn)率居高不下，除了社會(huì)經(jīng)濟(jì)等客觀因素外，還包括臨床醫(yī)生對(duì)相對(duì)性頭盆不稱標(biāo)準(zhǔn)掌握欠準(zhǔn)確導(dǎo)致剖宮產(chǎn)指征擴(kuò)大化等主觀原因，原因之一是原有研究或了解骨盆的方法有很大的局限性，臨床上普遍采用

6、的外測(cè)量方法只能幫助我們間接評(píng)估骨盆的情況，真正和分娩相關(guān)的骨盆內(nèi)徑的測(cè)量和骨盆的形態(tài)分析臨床上難以做到。雖然分娩過程和產(chǎn)力、軟產(chǎn)道、胎頭大小都有關(guān)，但骨盆是一個(gè)重要因素，同時(shí)骨盆相對(duì)固定，完全可以在產(chǎn)前進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)估。
　　 因此，本課題結(jié)合數(shù)字化三維重建技術(shù)設(shè)計(jì)了從尸體到活體利用CT/MRI數(shù)據(jù)集對(duì)我國(guó)正常女性骨盆進(jìn)行三維模型構(gòu)建和測(cè)量的研究，為進(jìn)一步深入了解現(xiàn)代中國(guó)女性骨盆的情況提供平臺(tái)。
　　 第一部分正常女性尸

7、體骨盆數(shù)字化三維重建研究
　　 數(shù)字化三維重建成功運(yùn)用于臨床需要熟練掌握多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和步驟，涉及多學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，尤其是軟件的使用經(jīng)?；逎y懂，圖像數(shù)據(jù)集的采集和儲(chǔ)存，有別于臨床上一般CT或MRI常規(guī)檢查數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，我們必須對(duì)導(dǎo)出的女性盆腔攝片數(shù)據(jù)進(jìn)行后期的一系列制作，運(yùn)用多個(gè)軟件才能完整構(gòu)建一個(gè)骨盆并進(jìn)行測(cè)量，為掌握后期制作構(gòu)建三維骨盆的方法和技巧，我們首先選擇南方醫(yī)科大學(xué)解剖研究所提供的在2003年制作存儲(chǔ)的“女性數(shù)字人一號(hào)

8、”原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)字化女性骨盆構(gòu)建的初步的探索?！芭詳?shù)字人一號(hào)”標(biāo)本來(lái)源于食物中毒死亡后的家屬捐贈(zèng)遺體，女性，19歲，廣西籍人，編號(hào)為VCH-F1(virtual Chinesehuman-female)，身高155.00cm，體重46.00kg。原始數(shù)據(jù)集有三套，包括銑切圖片數(shù)據(jù)集、CT數(shù)據(jù)集、MRI數(shù)據(jù)集。
　　 第一節(jié):材料與方法
　　 一、基于銑切數(shù)據(jù)的三維重建
　　 1、數(shù)據(jù)采集
　　 銑切數(shù)

9、據(jù)集采集:中國(guó)“女性數(shù)字人一號(hào)”標(biāo)本在特設(shè)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行懸掛式包埋并冷藏，從頭部開始進(jìn)行全身完整切片，共銑切8556個(gè)層面，層厚0.22mm，本研究選取自髂嵴上緣DSCF3100_p1.jpg至小轉(zhuǎn)子緣DSCF4500_p1.jpg連續(xù)斷層圖像（象素大小:1512X1008），每2mm取一張，共141張。
　　 2、圖像的配準(zhǔn)和分割
　　 由于高度像素?cái)z影出來(lái)的圖片會(huì)有很多干擾信息，我們首先要通過photoshop預(yù)處理

10、軟件和Matlab7.0仿真程序軟件通過計(jì)算二維射影變換參數(shù)配準(zhǔn)射影失真等一系列處理完成配準(zhǔn)，再人工在整理好的校正圖像上標(biāo)出重建目標(biāo)的輪廓，即把骨盆的區(qū)域在每張圖片上分割標(biāo)示出來(lái)以供計(jì)算機(jī)辨認(rèn)。
　　 3、三維重建
　　 將分割后的圖片導(dǎo)入Mimics軟件中，經(jīng)定位圖像、組織圖片、內(nèi)插值處理后，設(shè)定骨組織重建閾值，應(yīng)用Mimics軟件中蒙罩編輯(Edit masks)功能對(duì)圖像進(jìn)行修飾，最后經(jīng)區(qū)域增長(zhǎng)、3D計(jì)算重建出包含

11、部分腰椎及股骨的女性骨盆數(shù)字化三維模型。
　　 二、基于CT數(shù)據(jù)集女性尸體骨盆的三維重建
　　 1、軟件和設(shè)備
　　 數(shù)字人女一號(hào)CT數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)硬件、雙核處理器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng):WindowsXP Professional SP2操作系統(tǒng)，三維重建軟件Mimics10.01，Photoshop7.0圖像處理軟件、DICOM查看器、Somatom Plus4螺旋CT機(jī)。
　　 2、數(shù)據(jù)采集
　　 CT

12、掃描層間距全部為1.0mm，全身共1721層。其中骨盆序列229層，全部數(shù)據(jù)拆薄并以DICOM格式保存。
　　 3、骨盆三維重建
　　 將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics10.01軟件中，經(jīng)定位圖像、組織圖片、內(nèi)插值處理后，設(shè)定骨組織重建閾值，應(yīng)用Mimics軟件對(duì)坐骨棘、骶骨等處進(jìn)行修飾，經(jīng)區(qū)域增長(zhǎng)、3D計(jì)算重建出包含部分腰椎及股骨的女性骨盆數(shù)字化三維模型。
　　 三、基于MRI數(shù)據(jù)集女性尸體骨盆的三維重建
　　

13、 1、軟件和設(shè)備
　　 同CT數(shù)據(jù)重建的軟件設(shè)備相同。MR掃描儀器為Siemens Magnetom Vision1.5T超導(dǎo)型掃描儀
　　 2、MRI數(shù)據(jù)采集過程
　　 MRI掃描全部層厚為2.0mm，層間距為0，TR/TE800.0ms/14.0ms，F(xiàn)OV430mm×430mm。全部數(shù)據(jù)以Dicom格式刻碟保存。
　　 3、MRI圖像轉(zhuǎn)換與骨組織的分割
　　 把MRI獲取的骨盆圖像用DIC

14、OM查看器轉(zhuǎn)換成BMP格式，共采集數(shù)據(jù)圖像104張，用Photoshop7.0圖像處理軟件進(jìn)行骨組織的分割，保存圖片。
　　 4、骨盆三維重建
　　 將圖像導(dǎo)入Mimics10.01軟件，調(diào)節(jié)域值，重建出骨盆的三維模型。采用光滑按鈕，對(duì)重建出的骨盆進(jìn)行光滑處理，增強(qiáng)骨盆模型的真實(shí)感和立體感。
　　 第二節(jié):結(jié)果
　　 利用“數(shù)字人女1號(hào)”的銑切數(shù)據(jù)集、CT及MR掃描數(shù)據(jù)集，均能構(gòu)建出骨盆的全部或大部分結(jié)構(gòu)

15、，三種模型比對(duì)發(fā)現(xiàn)，利用銑切數(shù)據(jù)集及CT掃描數(shù)據(jù)集構(gòu)建的數(shù)字化三維模型比較完整，兩者具有很高的相似度，邊緣光滑流暢，立體感強(qiáng)，其中CT數(shù)據(jù)構(gòu)建的模型最有真實(shí)感，而利用MR數(shù)據(jù)集構(gòu)建的三維模型則較為粗糙，有較多細(xì)微處的缺損，與銑切數(shù)據(jù)集構(gòu)建出的三維模型具有較大的差異。
　　 第三節(jié):討論
　　 三種數(shù)據(jù)集構(gòu)建的模型有明顯的區(qū)別，究其原因主要有以下幾點(diǎn):
　　 1.銑切數(shù)據(jù)集是最真實(shí)的數(shù)據(jù)，但重建過程容易受到人為因素

16、的影響，并且不能應(yīng)用在活體，僅供對(duì)照;
　　 2.CT掃描對(duì)骨組織的顯示比較好，分辨率最清晰，因而重建可以全部使用軟件，重建效果最好，重建技術(shù)比較容易掌握;
　　 3.MRI對(duì)骨組織顯示欠佳，數(shù)據(jù)采集時(shí)沒有采用專門針對(duì)骨盆成像的掃描方法和序列，圖像重建技術(shù)以手工分割為主，受主觀因素和成像質(zhì)量影響較大，導(dǎo)致模型形態(tài)粗糙，有多處缺損，與活體骨盆存在較大差異，MRI重建骨盆的圖像采集技術(shù)和重建方法必須改進(jìn)。
　　 第二

17、部分基于CT數(shù)據(jù)正常在體女性骨盆數(shù)字化三維重建研究
　　 第一章:基于CT數(shù)據(jù)的在體女性骨盆的數(shù)字化三維重建及測(cè)量
　　 基于CT數(shù)據(jù)的三維重建的骨盆完整生動(dòng)，是提供臨床研究骨盆形態(tài)和測(cè)量徑線的理想模型。但參考文獻(xiàn)中介紹的常用測(cè)量軟件Mimics所能測(cè)量的骨盆徑線有限，入口后矢狀徑、中骨盆后矢狀徑等重要徑線均無(wú)法進(jìn)行測(cè)量，而且恥骨弓角度的測(cè)量精度存在問題。我們研究將骨盆切割軟件Geomagic軟件及測(cè)量軟件UG軟件引入我

18、們的研究中，成功地對(duì)所有規(guī)定的徑線及角度進(jìn)行了測(cè)量。
　　 第一節(jié):材料與方法
　　 1、數(shù)據(jù)來(lái)源
　　 選取一例盆腔CT掃描數(shù)據(jù)?；颊呋举Y料:35歲，廣東人，身高164cm，體重68kg，孕2產(chǎn)2（均順產(chǎn)），無(wú)骨盆、脊柱及下肢外傷史，無(wú)盆腔手術(shù)史，臨床診斷為宮頸癌Ⅱb期。
　　 2、設(shè)備與軟件
　　 德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的雙源CT3.0、Mimics10.01重建軟件、Geomagic軟件、UG

19、軟件。
　　 3、CT掃描數(shù)據(jù)采集
　　 掃描時(shí)患者常規(guī)腹部掃描體位。平掃層厚5mm，層間距5mm，掃描范圍從第三腰椎上緣至坐骨結(jié)節(jié)下緣，掃描后將圖像進(jìn)行拆薄至層厚為1.0mm，共406層，刻碟保存。
　　 4、骨盆三維重建
　　 將原始斷層圖像直接導(dǎo)入Mimics10.01中，經(jīng)定位圖像、組織圖片、內(nèi)插值處理后，設(shè)定骨組織重建閾值為168Hu～1539Hu。當(dāng)生成各層面骨組織表面輪廓線后，編輯處理圖像，

20、經(jīng)區(qū)域增長(zhǎng)、3D計(jì)算重建出包含部分腰椎及股骨的女性骨盆三維模型。
　　 5、骨盆分割
　　 在Geomagic軟件導(dǎo)入全骨盆STL文件，用平面裁剪功能，可以任意選擇刪除一半骨盆，保留左側(cè)或右側(cè)半骨盆，以供研究。
　　 6、骨盆測(cè)量
　　 在UG軟件中，利用全骨盆和右半骨盆的數(shù)字化三維模型測(cè)量12條徑線及2個(gè)角度，包括:骨盆入口橫徑、入口前后徑、入口后矢狀徑、骶恥內(nèi)徑、坐骨棘間徑、中段前后徑、中段后矢狀徑、

21、坐骨結(jié)節(jié)間徑、出口前后徑、出口后矢狀徑、恥骨聯(lián)合高度、骶骨長(zhǎng)度、骶骨彎度、恥骨弓角度，測(cè)量數(shù)據(jù)以mm為單位，保留至小數(shù)點(diǎn)后3位。
　　 第二節(jié):結(jié)果
　　 Mimics不僅可以直接利用CT原始數(shù)據(jù)重建出完整的全骨盆，而且可以選擇性的重建出部分骨盆結(jié)構(gòu)，如左、右半側(cè)骨盆。重建的女性骨盆腰椎椎體及錐弓的形態(tài)和關(guān)系分明，髖骨形態(tài)規(guī)則、清晰;骶骨表面光滑，弧度自然，雙側(cè)骶孔清晰可見，尾骨形態(tài)完整，骶髂關(guān)節(jié)、骶尾關(guān)節(jié)和恥骨聯(lián)合清晰

22、可辨。模型可以進(jìn)行隨意放縮和任意角度的旋轉(zhuǎn)，并可以以圖片和動(dòng)畫的形式導(dǎo)出，格式通用，便于對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的后處理。
　　 Mimics和UG軟件可以對(duì)模型進(jìn)行三維測(cè)量，自動(dòng)生成顯示測(cè)量徑線和角度的結(jié)果。結(jié)果可以精確到0.001mm和0.001度。在三維空間內(nèi)，利用全骨盆的數(shù)字化三維模型可以測(cè)量骨盆入口橫徑，入口后矢狀徑，中骨盆橫徑，中段后矢狀徑，出口橫徑，出口后矢狀徑，恥骨弓角度;利用右半骨盆的數(shù)字化三維模型可以對(duì)骨盆入口前后徑，

23、骶恥內(nèi)徑，中骨盆前后徑，出口前后徑，恥骨聯(lián)合高度，骶骨長(zhǎng)度，骶骨彎度進(jìn)行測(cè)量，該測(cè)量方法可以多次重復(fù)使用。
　　 第三節(jié):討論
　　 基于CT掃描的計(jì)算機(jī)骨盆三維重建是直接采用活體數(shù)據(jù)，重建的三維骨盆模型不僅可以進(jìn)行隨意放縮和任意角度的旋轉(zhuǎn)，而且可以直接對(duì)骨盆進(jìn)行相關(guān)徑線和角度的精確測(cè)量，減少了傳統(tǒng)測(cè)量中人為因素的影響，沒有X線測(cè)量和外測(cè)量在中骨盆中三維盲區(qū)，更真實(shí)地反映了骨盆的生理情況。三維重建和測(cè)量的所有操作可以在普

24、通電腦上直接進(jìn)行，方便在臨床應(yīng)用于建立個(gè)體化虛擬骨盆，為相關(guān)研究提供技術(shù)平臺(tái)。但由于CT掃描存在輻射，在孕產(chǎn)婦中的臨床運(yùn)用受到限制。
　　 第二章:289例基于CT骨盆三維測(cè)量的數(shù)據(jù)分析
　　 為了解我國(guó)正常女性骨盆形態(tài)的變化，我們?cè)谇捌谑w研究和活體女性骨盆數(shù)字化三位重建研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用CT三維重建和改良的骨盆測(cè)量技術(shù)對(duì)活體中國(guó)南方正常漢族女性的骨盆進(jìn)行主要經(jīng)線的測(cè)量，并對(duì)數(shù)據(jù)做了對(duì)比分析，
　　 第一

25、節(jié):材料與方法
　　 1、研究對(duì)象
　　 納入標(biāo)準(zhǔn):25歲以上中國(guó)南方漢族婦女，體態(tài)端正，四肢發(fā)育正常，排除病理骨盆，并有一次足月胎兒經(jīng)陰道自然分娩史。2009年12月至2011年12月在南方醫(yī)院影像中心行盆腔CT檢查者中選取符合以上納入標(biāo)準(zhǔn)病例共289例，并在三維層面上進(jìn)行了12條徑線和2個(gè)角度的測(cè)量，按年齡分為三組，青年組為25～40歲，中年組為41～50歲，老年組為＞50歲。
　　 2、軟件與設(shè)備、三維重建

26、和測(cè)量方法:同CT三維重建。
　　 3、統(tǒng)計(jì)方法
　　 將獲得的骨盆測(cè)量數(shù)據(jù)三組之間比較，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS13.0軟件，兩組均數(shù)比較采用獨(dú)立兩樣本的配對(duì)t檢驗(yàn)，相關(guān)系數(shù)線性分析，率的比較采用Kruskal-Wallis H秩和檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，P值＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 第二節(jié):結(jié)果
　　 1、各年齡組各徑線值均數(shù)的比較結(jié)果
　　 三組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的有:入口橫徑、入口前后徑、

27、入口后矢狀徑、骶恥內(nèi)徑、恥骨弓角度、恥骨聯(lián)合高度、骶骨彎度。
　　 2、骨盆徑線與年齡相關(guān)分析
　　 本課題組同時(shí)對(duì)骨盆徑線與年齡進(jìn)行了相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)其存在以下趨勢(shì):入口橫徑、恥骨聯(lián)合高度隨年齡增加而增大，入口后矢狀徑、入口前后徑、骶恥內(nèi)徑、出口橫徑、恥骨弓角度、骶骨彎度隨年齡增加而減小。
　　 3、不同年齡段三種骨盆類型的比例
　　 在289例患者中，女型198例，占68.5％，扁平型38例，占13.

28、1％，類人猿型43例，占14.9％，男型10例，占3.5％。以女型最常見（圖2）。
　　 其中:
　　 25～40歲組女型占69.7％，扁平型占8.3％，類人猿型占20.2％，男型占1.8％
　　 41～50歲組女型占67.0％，扁平型占13.9％，類人猿型占16.5％，男型占2.6％;
　　 ＞50歲組女型占69.2％，扁平型占20.0％，類人猿型占3.1％，男型占7.7％
　　 可見，在25～

29、40歲組與41～50歲組中，女型最為常見，其次為類人猿型，再次為扁平型，男型最少見;而在＞50歲組中，女型最為常見，其次為扁平型，再次為男型，類人猿型最少見。Kruskal-Wallis H秩和檢驗(yàn)H=61.255，P＜0.001，3組骨盆類型分布有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　 第三節(jié):討論
　　 我們按年齡分段，50歲以上組基本相當(dāng)于當(dāng)年王淑雯等的研究對(duì)象，40到50歲組是過渡組，根據(jù)人體骨骼發(fā)育的規(guī)律，25歲后骨盆發(fā)育基本停止

30、，現(xiàn)在25歲到40歲的婦女完全是改革開放經(jīng)濟(jì)條件等變化后發(fā)育成長(zhǎng)的一代，所以青年組的數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)代南方女性來(lái)說有代表意義。
　　 三組間進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)骨盆入口平面橫徑各組比較顯示有縮小的趨勢(shì)，骨盆入口前后徑、后矢狀徑、骶恥內(nèi)徑有增大，說明骨盆入口有由橫橢圓形變成了長(zhǎng)橢圓形、前部無(wú)改變后部變大或前部變窄小，后部相對(duì)變大的趨勢(shì)。
　　 在中骨盆和骨盆出口變化不明顯，青年組恥骨聯(lián)合高度明顯減少趨勢(shì)，骶骨長(zhǎng)度變小趨勢(shì)，提示示骨盆變淺

31、，同時(shí)，青年組組骶骨明顯彎度增大使尾骨變翹。以上的變化趨勢(shì)說明現(xiàn)代南方女性的骨盆在入口平面和骨盆深淺方面的變化較為明顯，骨盆形態(tài)分析顯示在青年組和中年組類人猿型的比例明顯上升，提示骨盆有前部變窄后部變寬的趨勢(shì)。限于本研究的局限和對(duì)照條件的不對(duì)等，無(wú)法與王淑文的資料作比較，暫時(shí)未能得出是否有利于或不利于經(jīng)陰道分娩的結(jié)論。后續(xù)如果能把研究對(duì)象范圍擴(kuò)大和增加足夠的標(biāo)本量，可能會(huì)有更進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)。
　　 第三部分:基于MRI的在體女性骨

32、盆數(shù)字化三維重建研究
　　 第一章:在體女性骨盆MRI成像的序列優(yōu)化及成像特征
　　 由于MRI的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)軟組織的分辨率高，而對(duì)含氫離子少的骨組織分辨率低，常用的掃描序列和參數(shù)對(duì)骨組織輪廓的顯影差，無(wú)法用計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別，所以MRI重建較為困難，國(guó)外研究報(bào)道極少，沒有完整骨盆的重建報(bào)道。因此，本研究從頭開始摸索數(shù)據(jù)采集的條件，對(duì)傳統(tǒng)盆腔MRI成像序列進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)篩選，尋找到適合MRI骨盆重建的理想序列，并進(jìn)一步對(duì)該序列的成

33、像參數(shù)進(jìn)行探討，對(duì)MRI成像序列進(jìn)行了優(yōu)化。
　　 第一節(jié):材料與方法
　　 1、數(shù)據(jù)來(lái)源
　　 從2010年10月至2011年10月因各類婦科疾病在我院行盆腔MRI檢查的患者中，選取無(wú)骨盆、脊柱及下肢外傷史，無(wú)盆腔手術(shù)史的20例患者作為研究對(duì)象。其中12例用于掃描序列的篩選，余下8例用于掃描參數(shù)的優(yōu)化。
　　 2、掃描序列的篩選
　　 由于國(guó)際上參考資料缺乏，我們選取3種MRI的常用掃描序列和參

34、數(shù)，把12例患者隨機(jī)分為3組，每組分別用選取的MRI常用序列進(jìn)行掃描，對(duì)掃描效果進(jìn)行對(duì)照研究，找到骨盆顯影較好又不影響盆腔其他臟器掃描效果的序列。
　　 3、掃描參數(shù)的優(yōu)化
　　 在上述實(shí)驗(yàn)找到適合序列的基礎(chǔ)上，對(duì)5種常用的掃描參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，包括重復(fù)時(shí)間(repetition time，TR)、回波時(shí)間(echo time，TE)、層厚和間距、視場(chǎng)(Field of View，F(xiàn)OV)、激勵(lì)次數(shù)(NEX)、是否脂肪抑制等

35、，其中對(duì)TR/TE設(shè)置時(shí)選取8例患者分為4組，分別采用4種不同的參數(shù)組合進(jìn)行掃描，從而進(jìn)行掃描參數(shù)優(yōu)化的對(duì)照研究。
　　 第二節(jié):結(jié)果
　　 1、不同序列下女性骨盆的影像學(xué)表現(xiàn)
　　 我們對(duì)T1WI、T2WI和PDWI三種成像序列進(jìn)行比較分析后認(rèn)為:T2WI對(duì)骨盆結(jié)構(gòu)及邊界顯示最為清楚，其中骨松質(zhì)表現(xiàn)為中等高信號(hào)，而骨皮質(zhì)表現(xiàn)為骨松質(zhì)外1-2mm左右的低信號(hào)帶，因而最適合于骨盆的數(shù)字化三維重建。
　　 2

36、、T2W1掃描參數(shù)的確定
　　 經(jīng)比較確定，進(jìn)行不壓脂的FSE-T2WI軸位薄層掃描的2例圖像為理想的數(shù)據(jù)，得出不壓脂的FSE-T2WI軸位薄層掃描是比較理想的掃描方法。掃描參數(shù)如下:TR/TE3000/102ms，激勵(lì)次數(shù)為4，翻轉(zhuǎn)角180°，F(xiàn)OV300mm×300mm，矩陣512×512，層厚3.0mm，層間距0mm，體素大小0.59mm×0.59mm×3.0mm。
　　 第三節(jié):討論
　　 本研究通過對(duì)穩(wěn)

37、態(tài)MRI成像的三種基本序列及參數(shù)進(jìn)行探討，尋找到最適合骨盆數(shù)字化三維重建的MRI成像序列，在國(guó)內(nèi)外首次提出不壓脂的FSE-T2WI軸位薄層掃描是獲得在體女性骨盆MRI數(shù)據(jù)的理想方法，為MRI數(shù)據(jù)在體女性骨盆的數(shù)字化三維重建打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　 第二章:基于MRI正常女性骨盆數(shù)字化三維模型的構(gòu)建
　　 在對(duì)傳統(tǒng)盆腔MRI成像序列進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，擬利用薄層高分辨MRI原始數(shù)據(jù)集和計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)構(gòu)建在體女性骨盆數(shù)字化

38、三維模型，為女性數(shù)字骨盆的研究提供一種無(wú)創(chuàng)的新方法。
　　 第一節(jié):材料與方法
　　 1、數(shù)據(jù)采集
　　 在以上實(shí)驗(yàn)已獲得2例理想的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，選取4例4例無(wú)骨盆、脊柱及下肢外傷史，無(wú)盆腔手術(shù)史的患者作為研究對(duì)象，用篩選出的不壓脂的FSE-T2WI軸位薄層掃描方法進(jìn)行掃描，共獲得6例理想數(shù)據(jù)。
　　 2、MRI骨盆數(shù)字化三維模型的構(gòu)建
　　 將原始數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入Mimics10.01中對(duì)圖像進(jìn)行自

39、動(dòng)定位、組織及內(nèi)插值處理后，生成冠狀面、矢狀面和橫斷面三類視圖界面。調(diào)整二維圖像的亮度和對(duì)比度后，通過閾值分割(thresholding)設(shè)定骨組織的重建閾值為1250Hu-4095Hu，軟件會(huì)自動(dòng)生成各層面骨組織蒙罩，修正彌補(bǔ)丟失的骨盆信號(hào)。最后經(jīng)區(qū)域增長(zhǎng)、蒙罩三維重建和光滑處理計(jì)算得出包含部分腰椎及股骨在內(nèi)的女性骨盆數(shù)字化三維模型。
　　 3、三維骨盆測(cè)量
　　 利用Geomagic軟件、UG軟件，采用CT重建實(shí)驗(yàn)中

40、摸索出的測(cè)量方法同樣在模型上成功測(cè)量12條徑線和2個(gè)角度，數(shù)值單位為mm，精確到小數(shù)點(diǎn)后3位。
　　 第二節(jié):結(jié)果
　　 成功構(gòu)建出女性骨盆數(shù)字化三維模型。與國(guó)外的研究報(bào)道相比，該骨盆模型具有立體感強(qiáng)、各個(gè)細(xì)微結(jié)構(gòu)比較完整清晰、線條流暢、形態(tài)自然、可重復(fù)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。該模型和CT構(gòu)建的模型一樣可以進(jìn)行任意角度的旋轉(zhuǎn)及觀察，對(duì)其進(jìn)行任意徑線及角度的精確測(cè)量。
　　 第三節(jié):討論
　　 成功重建基于MRI的三維

41、骨盆，避免了X線輻射對(duì)母胎的影響，以BMP和AVI格式所保存的圖片和動(dòng)畫格式在普通電腦上通用，方便臨床應(yīng)用，為骨盆測(cè)量在產(chǎn)科臨床中的運(yùn)用提供了新的思路和方法。
　　 第三章:CT和MRI三維骨盆形態(tài)的對(duì)照研究
　　 選擇一例同時(shí)行MRI和CT檢查的患者，分別對(duì)其數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)字化三維重建，并對(duì)CT和MRI骨盆形態(tài)進(jìn)行比較，以驗(yàn)證MRI骨盆數(shù)字化三維重建技術(shù)的可行性。
　　 第一節(jié):材料與方法
　　 1、數(shù)據(jù)

42、采集
　　 在以上實(shí)驗(yàn)已獲得的6例理想的數(shù)據(jù)的病例中，選取1例有指證的病例，再行CT檢查?；颊呋举Y料:40歲，身高151cm，體重40cm，四川人，G1P1，順產(chǎn)，因“同房后陰道流血3周”入院，臨床診斷“宮頸鱗狀細(xì)胞癌Ⅱa期”，無(wú)盆腔手術(shù)病史，無(wú)盆腔臟器脫垂或尿失禁癥狀，體內(nèi)無(wú)心臟起搏器、冠脈支架、人工關(guān)節(jié)等金屬植入物。
　　 2、骨盆數(shù)字化三維模型的構(gòu)建
　　 分別按上步研究的CT、MRI三維重建的方法進(jìn)行數(shù)

43、字化三維模型的構(gòu)建。
　　 3、三維骨盆測(cè)量
　　 利用CT重建實(shí)驗(yàn)中摸索出的測(cè)量方法分別在模型上成功測(cè)量12條徑線和2個(gè)角度，數(shù)值單位為mm，精確到小數(shù)點(diǎn)后3位。并對(duì)骨盆的形態(tài)、測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
　　 第二節(jié):結(jié)果
　　 與活體CT構(gòu)建的骨盆相比，MRI骨盆表面略顯粗糙，形態(tài)欠自然，但其仍能夠較全面的反映CT三維骨盆形態(tài)。另一方面骨盆相關(guān)測(cè)量徑線測(cè)量結(jié)果差距均在在2mm以下，符合骨盆測(cè)量精度的要求。

44、
　　 第三節(jié):討論
　　 一方面因?yàn)镃T掃描拆薄后的層厚遠(yuǎn)低于MRI掃描的層厚，所以CT三維骨盆與真實(shí)骨盆形態(tài)相差極小，能夠較好的反應(yīng)活體骨盆三維形態(tài)。另一方面由于FSE-T2WI能夠較好的顯示骨盆結(jié)構(gòu)，骨盆的界限顯示清楚，因此基于MRI數(shù)據(jù)的骨盆分割較數(shù)字人MRI骨盆重建結(jié)果更加可靠?？傊?，CT、MRI掃描后三維重建各有優(yōu)缺點(diǎn)，利用改進(jìn)和優(yōu)化MRI骨盆掃描序列和參數(shù)構(gòu)建骨盆數(shù)字化三維模型是可行的，骨盆相關(guān)測(cè)量徑線測(cè)量

45、結(jié)果差距均在在2mm以下，符合骨盆測(cè)量精度的要求?；贛RI的三維骨盆形態(tài)及測(cè)量數(shù)據(jù)均與CT的三維骨盆接近，推斷可用MRI數(shù)字化骨盆代替CT數(shù)字化骨盆，避免了X線輻射對(duì)母胎的影響。但是由于目前我們只進(jìn)行了一例CT和MRI骨盆三維重建比較的研究，繼續(xù)進(jìn)行大樣本的研究將對(duì)MRI三維重建骨盆技術(shù)進(jìn)行更加系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。
　　 全文小結(jié):
　　 1、利用“中國(guó)數(shù)字人女1號(hào)”的銑切、CT及MR掃描數(shù)據(jù)集，探討女性骨盆的數(shù)字化三維模型構(gòu)

46、建的方法，通過比較發(fā)現(xiàn)，CT數(shù)據(jù)構(gòu)建的模型真實(shí)感和完整性最好，重建技術(shù)難度最低，適合臨床研究，用MR數(shù)據(jù)集構(gòu)建的三維模型較為粗糙，有較多細(xì)微處的缺損，重建難度大，臨床應(yīng)用需再摸索掃描條件和重建方法。
　　 2、成功進(jìn)行了活體基于CT掃描數(shù)據(jù)數(shù)字化骨盆模型的構(gòu)建，成功摸索出運(yùn)用Mimics、Geomagic和UG軟件對(duì)骨盆進(jìn)行相關(guān)徑線和角度的精確測(cè)量的方法，三維重建和測(cè)量可以在普通電腦上直接進(jìn)行，方便在臨床應(yīng)用于建立個(gè)體化虛擬骨盆

47、，是研究骨盆的理想模型。但由于CT掃描存在X線輻射，限制了在孕產(chǎn)婦中的運(yùn)用。
　　 3、收集重建了基于CT數(shù)據(jù)的289個(gè)完整骨盆并進(jìn)行測(cè)量和分組統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代南方女性的骨盆發(fā)生入口平面由橫橢圓形向縱橢圓形變化、骨盆變淺的趨勢(shì)該;同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在青年組和中年組，類人猿型的比例明顯上升，也提示骨盆有向前部變窄后部變寬發(fā)展的趨勢(shì)。研究為進(jìn)一步深入研究中國(guó)現(xiàn)代女性骨盆的變化情況和與分娩的關(guān)系提供研究思路。
　　 4、我們?cè)诮?jīng)過對(duì)