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三维图像范文1
关键词： 三维图像； 服装设计； 合理性仿真； 缝合过程
中图分类号： TN911.73?34； TP339 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）11?0076?04
Clothing design rationality simulation based on 3D image analysis
ZHANG Qing
（College of Art and Design， Huanghe Science & Technology College， Zhengzhou 450000， China）
Abstract： In order to realize the large?scale fully?tailored clothing production， and improve the enterprise economic benefit， the clothing design rationality simulation based on 3D image analysis was performed. The Marching Cubes method is used to reconstruct the 3D human body surface model to realize the fabric virtual simulation based on the spring?particle model. The quadrilateral mesh generation algorithm based on regular grid method is adopted to convert the two?dimensional clothing parts into the three?dimensional flexible surface. The seaming process of 3D virtual clothing is given. The OBB tree of human body model is constructed to perform the collision detection between the virtual clothing and human body model. The response problem is solved timely in the collision process to realize the 3D clothing virtual fitting， and analyze the rationality of clothing design accurately. The experimental results show that the method can predict the design rationality of different clothing types accurately.
Keywords： 3D image； clothing design； rationality simulation； seaming process
0 引 言
当前数字化技术广泛应用于服装行业，促进了服装企业信息采集的效率，进而进行大规模的量体定制的服装生产计划，给各用户带来个性化的服务，提高企业的经济效益，增强企业的竞争力[1]。三维全身扫描技术、虚拟服装试穿技术以及人体尺寸的自主采集都是大规模量体定制技术，而融合三种技术的基于三维图像分析的服装设计合理性仿真分析过程为企业准确分析不同客户对服装的个性需求和意见[2]，提升企业经济效益，具有重要的应用意义。
1 重建三维人体表面模型
三维人体表面形状复杂，为了提高人体表面模型重建的质量，应将多轮廓线间的形体重构过程看成人体数据的等值面构建过程，具体过程为：采用三维全身扫描部件间隔高度，对人体进行扫描，采集人体轮廓线，并设置轮廓线平面中的采样网络为大小，获取元规格是的立方体。对人体轮廓线进行分区域处理，将其分割成二维数据场[3]，再基于高度信息获取体数据[4]，采用特殊方法获得等值面，进而完成三维人体表面模型的构建，如图1所示。
图1 重建三维人体表面模型
2 虚拟服装试穿
虚拟设计是服装企业实现大批量生产的重要技术。通过利用虚拟设计服装试穿技术，顾客可依据自身的三维人体模型体验服装的试穿效果，分析服装设计的合理性，进而提出修改意见[5]，获取个性化的服装。本文基于弹簧质点模型完成服装穿着的动态仿真，分析虚拟服装试穿技术。
2.1 服装布料仿真
2.1.1 弹簧?质点模型
弹簧?质点模型由四边形质点网格组成，其行和列的粒子间距是1，布料由不透明的三角形网格组成，这些多边形顶点通过质点的区域。如图2所示的网格结构由质点、结构弹簧、剪切弹簧以及弯曲弹簧构成。其中，结构弹簧可确保布料的四边形状态的稳定性，剪切弹簧能够完成外表力的传递，弯曲弹簧避免了布料被撕裂。
图2 弹簧质点模型
2.1.2 基于弹簧?质点模型的布料模拟仿真实现
在上述分析的弹簧?质点模型的基础上，进行布料模拟仿真，其具体实现过程如下：
（1） 给出各质点的质量以及各弹簧的弹性系数；
（2） 运算获取各质点受到的力；
（3） 运算获取各质点的加速度
（4） 运算获取各质点的速度；
（5） 运算获取各质点的位移；
（6） 如果各质点达到平衡，结束运算。否则，返回步骤（3）。
采用VC++，OpenGL对布料进行悬垂模拟，结果如图3所示。
2.2 二维衣片到三维曲面的变换
二维衣片到三维曲面的变换过程中，需要采用基于正则栅格法的四边域网格剖分算法[6]对二维衣片离散，剖分生成基于弹簧?质点模型的网格形式，实现二维衣片到三维服装的变换。
基于正则栅格法的四边域网格剖分算法，在目标范围上部署完全包含目标区域的正则栅格，而那些处于目标范围外的栅格单元将被过滤掉，进而确保栅格单元同目标范围间的距离最小化[7]。最终采用合理的样式将全部的栅格单元分割成大量的网格单元，并通过光滑技术对网格单元进行再次处理，实现二维样片到三维柔性曲面的变换，结果如图4所示。
图3 布料网络和悬垂模拟
图4 基于正则栅格法的四边域网格剖分实例
2.3 虚拟服装的三维缝合过程
进行虚拟服装的三维缝合时，采用空间几何转换手段以及交互手段，分别设置衣片的初始坐标以及缝合的初始坐标，并将衣片部署在三维人体表面模型相关的合理位置，完成二维到三维的转换[8]，再依据相应的工艺顺序完成虚拟服装的缝制，如图5所示。
图5 虚拟服装的三维缝合
2.4 碰撞检测
模拟人体试穿三维虚拟服装时，将形成大量的碰撞现象。因此有效处理碰撞问题才可真实地实现虚拟穿衣的模拟。本文采用OBB树算法将向性包围盒当成物体的包围盒，构成OBB树进行碰撞检测。通过“分割轴”方法检测两个包围盒是否相交，并确保包围盒通物体紧密相连，增强包围盒检测的命中率。一个OBB是三维空间内某任意方向的长方体包围盒，多个OBB集成的层次结构则为OBB树。
2.4.1 塑造人体的OBB方向包围盒
基于获取的三维人体表面重建模型，将人体分割成15个部分，分割结果如图6所示。
按照人体分割的结果，塑造人体的OBB方向包围盒，如图7所示。
2.4.2 碰撞检测算法
碰撞检测算法的伪代码为：
//个对象
//检测时间从to依据步长计算
Simulation（）
{
…
for {
//update 对象的行为；
bool flag =CollisionDetect
If（flag）
Calculate collision response；
描述个对象
}
}
//碰撞检测过程，其中Tprev为全局变量，设置初值为
//dt is Sampling step size of collision detection，且
CollisionDetect（Tcurr，）
{
for（t=Tprev to Tcuur， 步长为）
{
for（中每个对象）
将放置在时间的点上；
for（中每个对象）
for（中每个对象）
If（与相交）
时刻完成碰撞检测；
}
Tprev=Tcuur；
}
2.5 人体虚拟穿衣的仿真和合理性分析
2.5.1 虚拟穿衣模拟过程
（1） 采集二维服装CAD系统制定的衣片；
（2） 提取全部待缝合衣片的缝合边；
（3） 将二维衣片剖分成弹簧?质点模型，实现二维衣片到三维柔性曲面的变换；
（4） 将衣片交互式部署在三维人体表面模型的原始位置；
（5） 塑造三维人体表面模型的OBB树；
（6） 对衣片进行缝合，同时进行三维人体表面模型?衣片以及衣片?衣片间的碰撞检测处理，同时做出相应的碰撞响应[9]。
2.5.2 人体虚拟穿衣实现以及合理性分析
人体虚拟穿衣的仿真实现过程也就是实现二维服装样板到三维服装的转化过程，如图8所示。从中能够看出，转化过程实现了平面衣片到立体服装的变换，真实模拟出服装的自然垂感，可对服装设计的合理性进行准确分析。
图8 人体虚拟穿衣的实现过程
3 实验分析
实验使用最小二乘一元先行回归法对本文设计的基于三维图像分析的服装设计合理性方法以及基于BP预测模型的服装设计合理性分析方法的预测性能进行验证。设置着装皮肤舒适性指数预测值，也就是不同方法的预测结果是期望值也就是实测值再使用该最小二乘一元回归法对以及进行线性回归分析，获取直线若获取的两条直线相似度高，说明模型预测准确度较高，并分析预测值同实测值的相关性，若相关系数高于0.7，则说明相应方法对服装设计合理性的预测精度高。
3.1 棉质服装设计合理性预测
实验样本集是10个受试者穿着三种不同类型棉质服装进行舒适性测试，也就是服装的合理性检测获取的数据。从中选择15个样本作为样本集检验不同方法的预测效果，结果如图9和图10所示。
图9 棉质服装设计合理性BP预测模型预测
图10 棉质服装设计合理性本文方法预测
从图9，图10中可得，BP预测模型预测值同实测值的相关系数为62.37%，而本文方法的相关系数为87.64%，说明本文方法的预测效果更好。采用检验法对相关系数进行显著性检验，结果如表1所示。
分析表1可得，两种方法的相关系数都是显著性相关，而本文方法的相关系数最显著。说明本文方法对棉质服装设计合理性的预测能力优于BP预测方法。
3.2 丝质服装设计合理性预测
实验样本集是10个受试者穿着三种不同类型丝质服装进行舒适性测试，也就是服装的合理性检测获取的数据。从中选择15个样本作为检验样本集检验不同方法的预测效果，结果如图11和图12所示。
分析D11，图12可得，BP预测模型的预测值同实测值间的相关系数为71.25%，而本文方法的相关系数为90.58%，说明本文方法对丝质服装设计合理性的预测效果更优。进一步采用检验法对相关系数做显著性检验，结果如表2所示。
分析表2可得，两种方法的相关系数都是显著性相关，而本文方法的相关系数更为显著。说明相对于BP预测方法，本文方法对丝质服装设计合理性具备良好的预测性能。
4 结 论
本文进行了基于三维图像分析的服装设计合理性仿真，完成服装设计合理性的准确分析。实验结果证明，所提方法可对不同类型服装设计合理性进行准确预测。
参考文献
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三维图像范文2
【关键词】超声波图像 三维成像 表面成像法 体积成像法
1 引言
超声波诊断系统具有非侵入性、能实时产生器官动态图像以及移动方便等优点，因此在现代医疗应用，超声波成像已经成为现代医疗诊断中不可或缺的系统之一。超声波图像是一个二维的?面断层扫描图像，其成像原理如下：当采用超声波探测系统导入组织后，由于不同的组织各部分对声波的阻抗?同，会产生不同的反射波，因此形成了超声波图像。与传统X 光投射式图像?同，超声波图像中通常需要分析图像所代表的组织/器官的意义，需要有足够的人体结构解剖学方面的知识，对人体内组织与器官三维结构具有充份的了解与空间分布的概?，才能正确从中解译出超声波图像中各个组织的情况。利用超声波图像进行诊断，则需要?积足够的超声波图像解译经验，才能快速且准确地判断出图像所代表的生理现象。
超声波图像也会因设定而产生?同的结果，包括：探头频率、扫描方向、扫描深度。因此解译一张超声波图像，不只要有对图像范围内组织与器官特性的了解，还要配合仪器的操作与设定，才能顺利解译图像所代表的意义。此外，超声波图像会受到音波散射与干涉效应的影响，使得成像效果不清晰，图像边界模糊，因此更加需要具备充份的专业训练与经验，以解译超声波图像。由于超声波图像是以二维扫描切面方式呈现，因此在解译超声波图像时，需结合结构学、解剖学、生理学等专业知识，以及对人体各部位清楚的解剖及空间相关概念。在超声波成像中，三维超声波图像是一个非常重要的应用。通过三维立体成像，能让人清楚地得知各个器官组织的形状、大小及位置，以提供在医疗上的疾病判断标准，因此，三维超声波图像技术在现代医学中具有相当重要的作用。本文在分析二维超声波成像的基础上，分析了现有的医学超声波三维成像技术。
2 三维超声波成像
近年来，在临床的应用上，由于三维超声波成像系统的技术大幅改善，使得许多医疗研究领域不断地被开发，因而对病人的诊断以及管理上造成很大的影响。到目前为止，胎儿、心脏以及妇科方面等领域最受到大家广泛的关注。
在三维超声波成像中，首先建立三维结构的人体组织及器官。在临床上虽然医生或专业人员对人体结构?有了充份的了解，可是人体结构复杂，对超声波切面图像所代表的意义不能完全记忆；因此在超声波设备旁，常常都会附上辅助的?面图像，对应各主要部位超声波图像所代表的组织或器官切面位置，方便医生进行对比。近年来，计算机的运算速度不断提升，现在已经能在计算机上展现出逼真的3D ?体效果与多屏幕输出功能；在计算机所呈现虚拟现实中，创造出与真实空间相类似的环境。通过对象物?引擎的开发，更以可在虚拟环境中仿真物体的真实物?特性，进而发展虚拟现实等工具与系统，并广泛应用于建筑、工业、娱乐等领域。最典型的取得三维超声波图像的方法，是通过移动探头，以线性扫描（Linear Scan）、扇形扫描（Sector Scan）或是箭形扫描（Sagittal Scan）的方式，连续取得多张二维图像后，再给予图像间应有的相对空间位置，最后利用表面成像法或是体积成像法来实现三维成像。这种情况下获得的三维超声波图像是由多张二维图像组合而成的，所以必须知道每张图像间相对的空间位置才能组合出正确的三维图像。目前得知图像彼此对应的位置与方向的方法，传统上可将探头加装上一额外的空间定位系统，当探头移动时，定位系统即可记录下探头移动的位置与方向，再对应于所取得的二维图像。
通过上述的介绍可知：在求得二维图像间彼此的相对空间位置后，即可使用表面成像法（Surface Rendering）或体积成像法（Volume Rendering）予以三维图像的重建。表面成像法简单地说是将物体的表面部份投影到二维平面上，因此在做表面成像之前，必须从每一张二维图像中圈选出感兴趣的区域（Region of Interest），以找出立体对象之表面部份，并将这些表面之曲面利用诸如三角形、矩形或多边形之贴图来近似。表面成像法由于只粹取出物体的表面部份，因此数据量大幅减少，节省许多做三维立体成像的运算时间，但目前最大的瓶颈在于超声波图像要准确地分割出有兴趣的部位并不容易，以致于在实际应用上可能会因物体图像的小特征和分支没办法精确的分割出来，而导致产生不正确的表面。同时由于一般在做图像分割时，只粹取出物体边缘部份，因此对于物体的内部成像或是含有多个物体同时重迭的成像均不易实现。在体积成像法，（Alan Watt.，1993）、（Richard S.Wright， Jr. Michael Sweet， 2000），其成像的主要原理为重新取样、梯度计算、求明亮度、归类以及组合成像，首先，假设以观察点为基准朝三维物体作观测，随着从观察点发射的光线前进路线，可以看到光线会通过物体，并且会在物体内部相交，由于这些相交点常常不会刚好落在三维数据的取样点上，因此必须通过邻近取样点的灰阶值以线性内插的方式来求得可能的灰度值。
3 结论
临床应用日益增加的需求使得三维超声波成像技术越来越受关注，在胎儿、心脏以及妇科方面等领域最受到广泛的关注。本文在分析二维超声波成像的基础上，分析了现有的医学超声波三维成像技术。
参考文献
[1]Dror Aiger and Daniel Cohen-Or， "Real-Time Ultrasound Imaging Simulation"， Real-Time Imaging， 1998.
[2]Alexandre Hostettler， Clément Forest， Antonello Forgione， Luc Soler and Jacques Marescaux， "Real-Time Ultrasonography Simulator Based on 3D CT-Scan Images"， Medicine Meets Virtual Reality， 2005.
作者简介
肖波（1971.4-），女，重庆人，泸州医学院生物医学工程系，电气工程硕士，讲师，从事医疗仪器、医学图像处理、DSP及在医疗仪器中的应用研究。
三维图像范文3
楚雄州人民医院CT室，云南楚雄 675000
[摘要] 目的 探讨CT图像三维重建在复杂颈椎骨折的诊断和治疗中的应用价值。方法 选取我院2010年12月—2012年12月间收治的50例颈椎骨折患者作为本次研究的对象，采用螺旋CT进行薄层扫描和三维重建进行诊断。收集整理扫描所得断层资料，然后通过网络传送的方式将这些资料送至计算机工作站，同时采取三维重建软件处理。结果 复杂颈椎骨折采取三维CT图像能非常直观的查看颈椎骨折和狭窄椎管的解剖形态特点，并可以在系统上进行模拟，可以沿水平方向和竖直方向任意旋转和切割，使医务人员能够从不同的方位详细的观察各个情况，使人体内隐藏的复杂的颈椎骨折和狭窄椎管直观的、透明的展现在医务人员眼前，有利于医务人员进行判别诊断。结论 三维CT重建在颈椎骨折方面具有很大的临床应用价值，它能够直观的将狭窄椎管和颈椎骨折的解剖形态特点展现在医务人员眼前，从而帮助医务人员判别诊断，从而使得颈椎骨折手术精确性与安全性得以提高，同时为预后的估计提供很高的参考价值，值得在临床应用上推广。
[
关键词 ] CT图像；三维重建；复杂颈椎骨折；狭窄椎管；应用价值
[中图分类号] R683
[文献标识码] A
[文章编号] 1672-5654（2014）09（b）-0165-02
随着科学技术在不断的发展，使得医疗技术水平也在不断的进步，各种先进的医疗诊治技术、医学检验设备相继出世，医学三维重建则是典型的代表。它是一种通过利用计算机对生物组织与结构图像进行连续后处理，进而得到研究对象三维图像，同时经过计算机精确图像处理技术定量测量与相关操作的形态学研究技术与方法[1]。如今，计算机技术得到了广泛的普及和应用，加上螺旋CT的开发与推广，医学三维技术再次跃上了一个新的平台。为了更深入的探讨CT图像三维重建在复杂颈椎骨折的诊断和治疗中的应用价值，本文选取我院2010年12月—2012年12月间收治的50例颈椎骨折患者采用螺旋CT进行薄层扫描和三维重建进行诊断，最终取得良好的效果，现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取我院2010年12月—2012年12月间收治的50例颈椎骨折患者，该组患者中有33例为男性，17例为女性，最大年龄为74岁，最小年龄为19岁，平均年龄（44.56±3.11）岁，受伤原因包括交通事故伤28例、建筑事故伤22例。本次研究所有患者皆为闭合性颈椎损伤，包括不全瘫36例、合并全瘫14例。50例患者中有80%（32例）入院当日采取螺旋CT扫描，其余18例患者中除1名C4以上多发骨折外其余皆在入院3 d内完成CT扫描。
1.2 CT扫描及三维重建
螺旋CT扫描设备用西门子 SOMATOM Definition AS+128层4D螺旋CT系统，扫描基线与病变椎管横径平行，扫描范围为C1~C7，扫描环境为：130KV、70MA、5S、512×512矩阵，扫描时间为1 s，床台的移动速度为1~5 s，扫描层的厚度约2~3 mm，X线射幅为一1~5 mm，三维重建的间距为1 mm，立体显示的CT域值下限为140~300，上限为2000~2048，再重建间隔为0.5~2 mm。初次扫描之后还需要增强扫描，其具体步骤为：先是以每秒5 mL的速度注射碘海醇，注射剂量为50 mL。扫描完成后利用网络将结果传送至计算机工作台，再通过相关处理软件结合相关的骨重建算法重建图像。最后是按照人体解剖坐标轴的原则在图像上进行标注，围绕身体左右轴和上下纵轴分别旋转，截图需要的图像[2]。
1.3 图像分析评价
由于最后的诊断是根据图像读取结果决定，因此务必要保证图像分析评价的准确性。本次图像分析与评价由本院两位资深放射医生和两位经验丰富的骨科医生进行，对手术前后 X线片和CT分别读取，并进行对照研究。
2 结果
本组50例颈椎骨折病例中，通过CT图像三维重建技术使所有患者的颈椎椎管、椎间孔及横突孔都清晰的展示了出来(图1~6)，并能够根据诊治的各项需要对图像进行取位、旋转、预览，从而可以对患者的骨折类型进行准确的判定，并制定合理的手术类型以及模拟手术效果。
3 讨论
在观察颈椎的过程中，可以充分利用MRI平面观察将脊髓病变清晰的显示出来，但这种方式有一个缺点，那就是它的空间分辨率相对较差，观察骨骼则会受到一定的限制，如果患者曾经接受过置入金属内固定物，就会对检查产生一定的影响[5]。随着医疗水平的不断进步，对于人体内部研究的相关技术研发早已开展，CT技术也具有悠久的历史，早期的CT技术便可以将脊椎骨质增生情况和两侧横突孔狭窄情况清晰的显示出来，还能够测量椎管前后径距离，然而它却无法将病变段椎管的整体情况显示出来，也不能对两侧的椎间孔进行评价，导致医师的判断就存在一定的局限性，骨科医师在诊断的时候需要在此图像上发散自己的空思维建立三维立体图像，这不仅提高了医生的工作难度，同时也容易引起误判。
CT图像三维重建便可以有效的解决上述问题，它凭借更先进的设备系统能够清晰的将图像全面的重建出来，并能够使颈椎三维图像具有很强的立体感，提高效果的逼真度，为临床诊断提供全面、精确的依据。利用CT图像三维重建进行复杂颈椎骨折的诊断与治疗，在一定程度上可将颈椎椎管、椎间孔、大小节等各个部位、组织、关节立体结构清楚与准确地显示出来。使复杂的、抽象的颈椎骨折形态能直观的展现在医生面前，为医生的判断和治疗方案选择提供重要的依据。同时，它还可以通过立体切割法按照病情观察需要任意切割、旋转各组织部分，比如说它可以切除脊椎的部分结构，将椎管的具体部位更直观地暴露出来，同时可以对骨折部位、骨折情况进行测量和判断[6]。
完成对颈椎骨折图像的三维重建后可以根据需要任意沿着水平方向旋转图像，以此对图像的各个位置进行观察，图像可以清晰的将椎体及后部附件结构的脱位与骨折显示出来；沿着竖直方向旋转后能将爆裂型骨折引发的椎体上下表面粉碎程度清晰地显示出来，并且能对内部形态变化进行观察，以及探查椎体后缘（有无碎块突入椎管）、椎管（有无继发性狭窄）及椎体（有无移位、狭窄（图2）等）情况等[3]。在立体结构基础上，还可以模拟切割某些部位然后再沿着水平或竖直方向旋转，任意观察和记录仰视、俯视等位图像，普通的平面图层则无法进行这些操作（图6）。相关研究表明，MPR 图像是一种二维图像，可从矢状面、冠状面或任意斜面对脊柱进行逐层观察，非常有助于观察骨折细节。对本组患者的观察发现，不同患者表现出不同程度的椎体粉碎严重、椎体前后径及左右径增大、椎体下二分之一出现为一条或数条裂纹，与上述研究内容相符合。同时，通过建立矢状面重建可以将椎管内的情况反映出来，这样就可以对那些可以情况进行验证，比如螺旋CT扫描显示椎管中存有碎骨突入等情况（图2、图5）。经过X线、CT及三维重建等综合检查后，根据结果采取合适的处理方式，有7名予以手术治疗，复位良好，并去除椎管碎骨块压迫，加以内固定处理后，疗效确切。
综上所述，三维CT重建在颈椎骨折方面具有较大的临床应用价值，它能够直观的将颈椎骨折和狭窄椎管的解剖形态特点展现在医务人员眼前，从而帮助医务人员判别诊断，最终有效的提高颈椎骨折手术的安全性和精确性，并对患者预后的估计提供帮助，值得在临床应用上推广。
[
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三维图像范文4
肋骨骨折在胸部外伤中非常常见,而检查方法以普通正斜位X线平片为主,但是由于普通X线投照条件、斜位角度及患者受伤情况不同,均会影响其对肋骨骨折的诊断准确性。16 层螺旋CT 的应用,以其先进的扫描技术和强大的后处理功能, 显著提高了对肋骨骨折的诊断准确率。本文总结44例外伤患者16层螺旋CT 检查结果, 并对照X 线平片进行分析, 意在探讨16层螺旋CT后重建技术在肋骨骨折诊断中的应用价值。
1 资料与方法
1.1 一般资料 收集我院2009 年4月～2011 年12月胸部外伤患者44 例, 男34 例, 女10例, 年龄17 ～73 岁。所有患者均进行平片及16 层螺旋CT 检查。
1.2 方法 常规摄取胸部正位、双斜位X线平片。仪器为1000mAKoda DR7500系统。肋骨CT扫描使用GE Lightspeed 16螺旋CT机。扫描范围为兴趣区肋骨, 选16排探测器, 电压120V, 电流250～300mA, 层厚2.5 mm,螺距1.375, 床速27.5 mm/ 圈, 屏气7～10s 即可完成全部扫描。原始数据进行两次重建, 骨算法, 首次层厚2.5 mm,层距2.5mm, 第二次重建层厚1.25mm, 层距1.25mm。所有数据传送到ADW 4.2工作站进行处理, 重建方法有多平面重建法(MPR) 、表面遮盖法(SSD) 、容积再现(VR) 、最大密度投影(MIP) 、三维重建成像(3D) 等。
1.3 统计学分析 采取χ2检验, P < 0.05为差异有显著性。
2 结果
44 例中肋骨总骨折数133根, 其中第1～3肋骨骨折12根, 第4～7肋骨骨折57根, 第8～10肋骨骨折45根, 第11～12肋骨骨折19根。X线平片诊断骨折104根, 检出率78.2% , 其中1例1根肋骨于CT横断面及三维图像上均未能显示。同时, 平片发现肩锁关节脱位2例, 肩胛骨骨折2例, 肺挫伤4例, 血气胸7例。16 层螺旋CT 诊断骨折132 根, 诊断率99.2% , 其中横断图像直接显示骨折线40例130根, 检出率97.7% ; 三维容积再现图像显示骨折128根, 检出率96.2% , 其中2根三维图像显示而横断面图像未能显示, 4根横断面图像显示而三维图像未能显示, 1根横断面图像和三维图像均未能显示。同时, CT 扫描发现胸骨骨折3例, 胸椎骨折2例, 肩胛骨骨折3例, 血气胸12例, 肺挫伤13例,
3 讨论
肋骨骨折的发病率占全身骨折第六位，易发生于3O～4O岁者。以第4—10肋骨为好发，尤其以第8肋骨机会最多。肋骨骨折可以是完全骨折，也可以是不完全骨折，可以对位良好，也可以明显移位。可能损伤邻近的肺和胸膜，常发生并发症。
3.1 X 线平片诊断的局限 肋骨共有12对，第1～3肋骨较短，且有锁骨、肩胛骨和肌肉的保护，较少发生骨折。第4～7肋骨较长且固定，最易骨折。第8～10肋骨虽较长，但前端与肋骨连成肋弓，较有弹性，骨折发生率次之。第11～12肋骨前端游离不固定，不易骨折。实际上, X 线片上肋骨骨折有时不易发现, 其原因很多, 如胸部结构重叠较多, 细微的骨折线被遮盖, 肋骨结构单薄, 致骨折线缺乏对比而遗漏; 并且肋骨成半环状, 摄片时大部分肋骨不能贴近胶片都可影响肋骨骨折线的显示。有学者怀疑肋骨骨折时, 进行透视加点片, 能提高一定的阳性率。本组病例普通平片骨折检出率为78.2% ,发生率最高漏诊多为肋骨腋前段、近胸肋关节处及膈下肋骨的骨折。无错位的肋骨细微骨折也是漏诊较多见的原因之一。
3.2 16层螺旋CT的优势 近年来随着螺旋CT的发展及各种后处理方法(MPR、CPR、VRT)的采用，多层螺旋CT在骨创伤领域对骨折及脱位的显示有很大的优势，可充分显示冠状、矢状和斜位骨结构，而且多层螺旋CT具有扫描时间更短、空间分辨率及时间分辨率更高、容积扫描的特点，可任意角度旋转观察肋骨骨折 。应用16层螺旋CT 进行一次屏气扫描, 经1.25mm 薄层重建, 在ADW 4.2工作站进行三维重建, 选用模块方式能比较容易、快速得到三维图像, 直观、准确展示胸廓肋骨全貌, 同时对感兴趣区进行修改切割, 暴露损伤部位, 使得三维图像逼真, 并能随时在各种模式间转换; 进行多方位、多角度、多平面和旋转观察, 彻底消除了重叠和等因素的影响, 提供的信息更多、更完整, 大大地弥补了传统影像的缺陷和不足。本组资料表明, 16层螺旋CT薄层扫描, 三维图像重建显示肋骨骨折较X 线平片更清楚, 骨折检出率达99.2%, 特别是精细的三维图像与横断面图像显示更直观。
3.3 肋骨骨折的并发症 在显示肋骨骨折并发症方面, X线检查虽然能显示胸廓肋骨骨折的全貌, 但对于多发复杂骨折损伤及伴有重度积液的损伤等其发现问题价值仍有限。本组资料X 线平片对血气胸、肺挫伤的诊断正确率仅为58.3% ( 7/12) 、30.8% ( 4/13) 。在肋骨的16层螺旋CT扫描中, 同时发现了更多的胸、腹部并发症和骨折。对于胸部外伤肋骨骨折的判断, 特别是疑难复杂病例的正确判断, 16层螺旋CT无疑是最好的选择; 并且对于伴有复合伤的危重患者, 16层螺旋CT能在极短的时间内完成扫描和进行三维图像重建, 避免了常规X 线检查中需要变换、反复搬动患者而给患者造成更大的伤害等, 同时为临床抢救赢得时间。
总之，使用多层螺旋CT容积扫描胸部肋骨可以获得高质量的二维图像，并进行基于此的VRT、SSD、MPR等各种图像后处理技术。根据几种方法在肋骨骨折诊断中各有的优缺点，结合病情需要，结合临床治疗的需要，多种方法联合应用，突出重点，能获得最佳的图像质量，达到最佳的诊断效果。
参考文献
三维图像范文5
关键词: 三维CT;关节面骨折;治疗
自2005年以来对56 例累及关节面骨折应用三维CT重建,对其临床应用价值及优缺点进行探讨。
1 资料与方法
1.1 一般资料
自2005年至今,共收治累及关节面骨折56 例(包括髋臼骨折11 例、胫骨平台骨折25 例、腕关节骨折20 例),术前均进行X线摄片、CT扫描检查(CT机型号为GElightsped8排螺旋CT)。
1.2 方法
CT常规扫描层厚/间隔均为5 mm,将扫描所得数据分解层厚/间隔为1.25/1.25 mm,用三维CT软件直接对目标关节面进行重建处理,即时可得到清晰和直观的目标关节面三维图像,结合X线摄片以及重建所得三维图像依据AO协会骨折分类方法对骨折进行分型,制订治疗方案并作手术规划。4 例髋臼骨折中3 例行手术治疗,20 例胫骨平台骨折中15 例行手术治疗(12 例行植骨),11 例距下关节骨折7 例行手术治疗。
2 讨 论
移位的累及关节骨折尤其是下肢的承重关节骨折如不能准确复位、坚强内固定,常常会导致创伤性关节炎甚至功能残疾。手术前进行认真的规划是骨科医生治疗成功的关键,包括手术指征的正确掌握、骨折分型的正确判定、选择合适的手术入路、内固定方法及内固定物等。而在手术时,无论采用何种切口,手术野中只能显露目标的一部分,对病变组织之间或病变组织与正常组织之间的空间位置关系并不知晓,所以手术操作经常有相当的难度。
以往骨科医生制定手术计划主要依靠X线摄片,X线摄片是二维图像,而关节是一种复杂结构,例如髋关节、膝关节、跟距关节等其表面均为不规则曲面,不论让患者如何变换,改变投照方向所得的二维X线摄片均因骨块重叠及软组织叠影而不能很全面直观地显示关节面情况。关节越深、关节面曲度越大,X线片就越难准确、直观地反映关节面塌陷及骨折块位移的情况[1]。
本文对骨折关节进行快速CT扫描,患者无需变换,甚至不必拆除石膏外固定,较传统X线摄片相比大大减少了患者的痛苦及X线照射量。通过计算机图像数字技术,将二维CT图像进行三维重建后,可以将其他骨及软组织影、石膏影等隐去,只剩下单独的目标骨关节,将得到的图像在屏幕上进行任意旋转,可以从任意角度观察该关节面,对该关节的损伤情况获得一个较全面的认识。
通过将形成的三维图像在图形工作站上实时旋转,可以清楚地看到骨折线,证实骨折的存在;看到骨折线的走行方向、主要骨折块的体积、形状及如何相对位移;关节面损伤情况或者塌陷发生的位置及程度。还可以判断出将关节面软骨复位后关节面下方是否会有明显的骨质缺损,从而判断在进行复位及内固定手术时是否需要同时进行植骨术。可以在骨折关节的三维图像上模拟设计钢板放置部位或螺丝钉进针位置,模拟设计螺纹钉的正确方向使其能够固定足够体积的骨块,从而尽可能使内固定可靠,为手术后进行相对早期的功能锻炼创造条件[2~4]。
对于累及关节面的复杂骨折,尤其是下肢承重关节骨折,三维CT重建具有很重要的临床价值,它能很直观地显示骨折关节的损伤情况,有助于骨折正确分型,为骨科医师进行合适的治疗方案选择提供依据。随着多排螺旋CT的快速发展,三维CT重建技术更快捷、简单、实用,图像更加清晰。目前在计算机图像处理技术的基础上发展出了计算机辅助外科手术系统,通过将手术目标进行三维图像重建使外科医生对手术区域内的情况在手术前加深认识,可以对手术中将出现的问题于术前进行评价、分析,从而提出决策,通过进行术前手术设计及计算机模拟手术操作等进行充分演练,使医生在术前进行一次无损伤的“解剖”,既可减少手术中骨折范围的剥离程度,又可缩短真正手术所需要的时间,可以明显提高手术的安全性及手术质量,减少术后感染,有利于骨折的早期愈合。
三维图像范文6
关键词CT 三维重建 Mimics 术前准备
我们用Mimics对6年1月～8年1月81例骨关节CT数据处理获得清晰、直观的三维图像能为诊断、手术、及教学等提供大量有用信息报告如下。
资料和方法
临床资料:共81例其中男51例女例;年龄～9岁;创伤77例骨病例炎症1例;颈椎1例胸腰椎7例膝1例踝7例髋7例肩例肘例骨盆例;薄层6例螺旋1例。
设备:Philips公司螺旋CT及工作站(射洪县人民医院CT中心),可输出dicom数据。普通计算机及移动储存介质(U盘或移动硬盘)。
软件:Materialise公司软件MIMICS(Materialise's Interactive Medical Image Control System)。
获取CT数据:调用我院6年1月～8年1月81例骨关节CT数据(dicom格式)。扫描条件:1V、16mA。薄层轴扫:层厚、层距～5mm;螺旋扫描:层厚1～mm1mm螺距。拷贝CT数据到安装Mimics的计算机。
三维重建:将dicom格式数据导入Mimics根据CT值精确选取每层骨关节轮廓线并转换为三维图像。具体如下:①结构蒙罩生成:阈值选取技术(Thresholding)选定骨关节软件自动得出其阈值范围接受这一阈值范围便获得骨关节原始蒙罩。对原始蒙罩酌情编辑可得到不同结构的蒙罩;三维区域增长技术(D)选取欲重建的单个或多个骨区域可快速得到新的蒙罩。②在三维实体(D Object)菜单栏导入生成的蒙罩并加以运算便获得相关结构三维重建模型。
三维图像分析及应用:①用分割(segmentation)处理对每例骨关节解剖结构作逐一重建选择性显示了解结构间关系。②用再定位(Repositioning)功能模拟复位为骨折分型等提供客观数据准确诊断指导治疗。③用MedCAD模块在Mimics中创建CAD对象(内置物)并模拟出置入“内固定”进行仿真手术,模拟固定、矫型等手术操作用measure获取个体化相关解剖数据指导手术操作。帮助确定手术、入路骨折复位程序、术中关键操作解剖数据。④用仿真(Simulation)技术对位置深在、解剖复杂、创伤大、风险大操作难的极具挑战性的手术术前获取相关个体化解剖数据模拟操作拟定手术方案。⑤用清晰、逼真的三维图像作术前讨论及术前谈话。
结 果
用Mimics成功对81例骨关节CT数据进行了三维重建三维图像逼真有个体化特性均清楚、立体地显示了各结构间关系及病变部位、范围。其操作科学严谨结果真实可信。
用三维图像对77例复杂骨折脱位的创伤病例由不同的人进行处理能客观、准确的分型可重复性好。
对1例5岁髋臼发育不良术前作了髋臼周围截骨设计;对15例创伤术前计算机模拟手术。为手术提供了个体化关键数据。
在操作中提高了年轻医生CT读片能力。
重建仿真图像更易被患方理解术前谈话医患更易沟通能获良好的依从性。
重建图像质量与扫描层距、层厚有关螺旋扫描优于薄层轴扫。1例螺旋CT重建较6薄层CT重建图像更细腻。对细微骨折(移位
讨 论
