三維重建技術(shù)在醫(yī)學影像專業(yè)解剖學教學中的應用

【摘要】 目的 研究三維重建技術(shù)構(gòu)建人體三維模型在醫(yī)學影像專業(yè)解剖學教學中的應用。方法 采集層厚為0.625mm的CT影像，利用三維重建軟件Mimics13.0對其進行三維重建，將重建模型應用于2011級醫(yī)學影像專業(yè)的解剖學理論教學中，并和2010級醫(yī)學影像專業(yè)學生的成績進行比較。結(jié)果 應用三維重建軟件Mimics13.0進行圖像重建，清楚直觀地再現(xiàn)了三維結(jié)構(gòu)，學生反應良好，成績顯著提高。結(jié)論 使用三維重建可直觀顯示人體三維結(jié)構(gòu)，用于解剖學教學可獲得良好效果。

【關(guān)鍵詞】 三維重建；醫(yī)學影像；解剖學；教學

醫(yī)學圖像三維重建技術(shù)，就是指用一系列二維切片圖像重建三維圖像模型并進行定性分析和定量分析的技術(shù)[1]。該技術(shù)可以從二維圖像中獲取三維結(jié)構(gòu)信息，能夠提供更逼真的顯示手段，能夠提供具有真實感的三維醫(yī)學圖像，便于從多角度、多層次進行觀察和分析。

三維重建技術(shù)應用數(shù)字化和可視化的方法，發(fā)現(xiàn)生命現(xiàn)象的變化規(guī)律，在診斷、手術(shù)規(guī)劃及模擬仿真等方面均廣泛應用，并為影像的應用提供了重要技術(shù)支持和廣闊的應用前景[2-3]，因此，三維重建技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注了和學者們的大量研究，已出現(xiàn)多種圖像的三維重建方法。由于三維重建模型具有很強的直觀性，且醫(yī)學影像專業(yè)的解剖學與其他科目相互滲透、相互結(jié)合[4]，如果人體結(jié)構(gòu)的三維模型可以用到解剖學教學中，那么教師和學生們都將獲益匪淺。本文將重點介紹利用三維重建軟件對影像資料進行重建，并闡述其在醫(yī)學影像專業(yè)解剖學教學中的應用。

1 材料與方法

1.1 材料 Intel3處理器，1G以上內(nèi)存，1024*1024分辨率，WindowsXP操作系統(tǒng)，人體CT影像數(shù)據(jù)，掃描層厚為0.625mm。Mimics13.0軟件。

1.2 三維重建方法 采用圖像三維重建軟件Mimics13.0對圖像進行三維重建。利用軟件的閾值設定選擇擬重建部分，軟件中以不同顏色顯示各種擬重建結(jié)構(gòu)；用圖像編輯功能對圖像邊界進行“添加”或“擦除”操作，這樣可使重建圖像更準確；利用區(qū)域增長功能可對選定的結(jié)構(gòu)進行圖像分割，再現(xiàn)細小結(jié)構(gòu)的形態(tài)，還可利用布爾運算可對圖像進行邏輯運算。最后采用軟件的三維計算功能對圖像進行重建，清楚地再現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的三維形態(tài)結(jié)構(gòu)。

1.3 教學應用 講授我校2011級高職醫(yī)學影像專業(yè)學生的解剖學理論課時，使用三維重建軟件導入重建的三維模型，對照三維模型講授各解剖結(jié)構(gòu)的形態(tài)及毗鄰關(guān)節(jié)。

2 結(jié) 果

將斷層影像導入Mimics13.0軟件后，軟件可再現(xiàn)水平面、矢狀面及冠狀面的影像。通過軟件中閾值設定、圖像編輯、區(qū)域增長、布爾運算及三維計算等功能對CT斷層數(shù)據(jù)進行圖像分割、重建，既可清楚地再現(xiàn)整體的三維結(jié)構(gòu)，也可單獨顯示各器官的三維形態(tài)。在我校2011級醫(yī)學影像專業(yè)解剖學教學中試用，學生普遍反應三維重建模型可以清楚顯示人體的空間結(jié)構(gòu)和毗鄰關(guān)系，增進了學生對醫(yī)學影像專業(yè)的認識，大大降低了學習的難度，理解了空間位置關(guān)系，提高了學習興趣。與2010級醫(yī)學影像專業(yè)學生成績相比，2011級成績有了顯著提高，見表1。

統(tǒng)計學分析結(jié)果顯示使用三維重建技術(shù)運用于教學的2011級學生比2010級學生及格率，平均分均有顯著提高（P<0.05）。

3 討 論

3.1 各種三維重建方法的比較 李鑒軼等[5]通過三維掃描儀獲得骨表面點的空間信息，并通過相應的圖像拼接軟件快速地建立骨外形的三維模型，它只能對骨的外形進行重建。目前普通使用的三維重建方法大多是通過CT、MRI影像進行重建。本研究采用三維圖像重建軟件對CT或MRI數(shù)據(jù)在普通計算機上進行圖像重建，不僅可開展整體器官結(jié)構(gòu)的三維重建，還可顯示相鄰結(jié)構(gòu)，將此三維圖像用于解剖學教學直觀、立體。

3.2 三維重建模型在解剖學教學中的作用 在安裝了適當?shù)膱D像軟件后，重建的三維模型可以在普通的個人計算機上使用，可以大大方便老師的教學和學生的學習。對老師而言，首先可以很方便地進行解剖理論課的教學，各解剖結(jié)構(gòu)一目了然，不用再辛苦而且枯燥地描述各解剖結(jié)構(gòu)的空間位置，使枯燥難懂的斷層解剖學變得形象易懂。培養(yǎng)了學生立體、空間的醫(yī)學影像專業(yè)解剖思維，從而達到了全面、多方位理解知識的目的。

參考文獻

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