[發(fā)明專利]構(gòu)建三維腦模型的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210017228.2
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102609981A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊治榮;郭智霖
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種構(gòu)建3D數(shù)字腦模型的方法，尤其涉及一種將斷層掃描圖片進(jìn)行三維重組形成三維腦模型的方法。

背景技術(shù)

神經(jīng)解剖學(xué)是一門內(nèi)容繁多空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的醫(yī)學(xué)形態(tài)科學(xué)，特別是顱底和腦解剖抽象難懂是教學(xué)和臨床實(shí)踐中的突出問題和困難所在，傳統(tǒng)的方法是利用粉筆、黑板、教材、掛圖、投影等二維手段進(jìn)行講解,然后進(jìn)行標(biāo)本示教來培養(yǎng)醫(yī)生。在臨床上，大腦皮質(zhì)和腦深部結(jié)構(gòu)是神經(jīng)外科展開工作的基本部位，但是大腦皮質(zhì)及其深部核團(tuán)空間結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，難以清晰準(zhǔn)確地把握，因此神經(jīng)外科醫(yī)生常常借用頭顱二維掃描平面圖形信息，根據(jù)腦部解剖學(xué)知識，抽象重構(gòu)腦部三維信息，重構(gòu)一旦出現(xiàn)偏差，就會形成錯(cuò)誤和風(fēng)險(xiǎn)。

因此，構(gòu)建仿真度高、誤差幾率小的三維數(shù)字可視化腦模型，有利于神經(jīng)外科手術(shù)選擇合理的手術(shù)路徑，有效指導(dǎo)神經(jīng)外科臨床實(shí)踐，也有利于醫(yī)學(xué)院校的教學(xué)。

魏娜等人在《基于Visualization?Toolki的腦模型三維重建方法研究》（中國康復(fù)理論與實(shí)踐，2005年第11卷第3期，167~169頁）一文中公開了基于CT測量數(shù)據(jù)，利用可視化工具包Visualization?Toolki結(jié)合VC實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像三維可視化，重建了頭部模型；在此基礎(chǔ)上，張淑麗等在《利用VTK實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)CT圖像三維可視化》（齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006期第9期）一文中對利用Visualization?Toolki進(jìn)行CT圖像的可視化進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

但是，大腦和頭顱不同，大腦是頭顱的一部分結(jié)構(gòu)。用重建頭顱的方法建不出大腦。因?yàn)榇竽X從頭顱中分離出來是上述方法無法克服的困難。再者對腦部結(jié)構(gòu)而言，頭顱MRI（磁共振成像）相比于頭顱CT清晰得多，因此需要基于MRI圖像的三維腦模型的構(gòu)建方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決利用MRI成像重建三維腦模型的問題，本發(fā)明提供了一種構(gòu)建三維腦模型的方法，基于MRI成像，利用計(jì)算機(jī)重組構(gòu)建三維腦模型。

因此本發(fā)明的目的是提供一種構(gòu)建三維腦模型的方法，步驟包括：

步驟1，選擇所要進(jìn)行三維模型重建的腦部位，磁共振頭顱矢狀位薄層成像，得到T₁DICOM格式的原始數(shù)據(jù)和bmp格式的圖像；

步驟2，將（腦部）目標(biāo)圖像從bmp格式的頭顱圖像中分離出來，通過導(dǎo)入模塊將所分離的腦目標(biāo)圖像按照順序依次導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中的空間方位設(shè)定模塊，設(shè)定圖片的空間方位，使圖片的空間方位與實(shí)際空間位置相對應(yīng)；

步驟3，處理器操作圖像分割模塊，將設(shè)定好方位的成像處理成分割組織蒙板，并通過程序操作運(yùn)算模塊進(jìn)行交替形態(tài)學(xué)開運(yùn)算和閉運(yùn)算，以消除分割組織蒙板的邊緣細(xì)小的凹凸不平；

步驟4，三維重建模塊進(jìn)行三維運(yùn)算，對分割組織進(jìn)行三維重建得到三維粗模，并通過轉(zhuǎn)換器將三維粗模以可視圖像的方式導(dǎo)出；?

步驟5，將三維粗模導(dǎo)入第二計(jì)算模塊，創(chuàng)建體積大于目標(biāo)模型的低面長方體，然后和目標(biāo)模型做布爾運(yùn)算取交集，得到低面目標(biāo)模型；

步驟6，將低面目標(biāo)模型導(dǎo)入關(guān)聯(lián)模塊，同時(shí)將磁共振圖片數(shù)據(jù)（上述的T₁DICOM數(shù)據(jù)）導(dǎo)入關(guān)聯(lián)模塊，利用多面貼圖的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，得到可視化三維腦模型，并通過顯示設(shè)備顯示。

其中，所示“關(guān)聯(lián)”指的是多面貼圖。

其中，所述磁共振頭顱矢狀位薄層成像步驟中，層厚優(yōu)選為0.1~1.0mm，更優(yōu)選為0.4~1.0mm，最優(yōu)選為0.5mm；層距優(yōu)選為0.90~1.05mm，更優(yōu)選為0.90~1.0mm，最優(yōu)選為0.95mm。

所述磁共振頭顱矢狀位薄層成像的層數(shù)優(yōu)選為≥161層，更有選為161~176層。

步驟6中得到的可視化三維腦模型通過顯示設(shè)備分別在軸位、冠狀位和矢狀位進(jìn)行顯示，或者在軸位、冠狀位和矢狀位中的任意一個(gè)方位顯示。

根據(jù)本發(fā)明上述構(gòu)建三維腦模型的方法的一種優(yōu)選實(shí)施例，步驟2中通過mimics軟件將成像導(dǎo)入空間方位設(shè)定模塊，并通過該軟件設(shè)定空間方位。

其中，設(shè)定的空間方位位置為：虛擬中的方位根據(jù)實(shí)際方位選擇。

根據(jù)本發(fā)明上述構(gòu)建三維腦模型的方法的另一種優(yōu)選實(shí)施例，步驟5中可以使用3DS-MaX軟件創(chuàng)建低面長方體、并進(jìn)行布爾運(yùn)算取交集。但也可以使用具有相同功能的其它軟件或程序。

步驟6中，也可以使用3DS-MaX軟件導(dǎo)入低面目標(biāo)模型和磁共振圖片數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。但也可以使用具有相同功能的其它軟件或程序。

本發(fā)明上述的構(gòu)建三維腦模型的方法中，在構(gòu)建出三維腦模型之后，還可以進(jìn)行彩繪和渲染，以取得更好的展示效果。