專利名稱：構(gòu)建三維腦模型的方法
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O. Γ1. 0mm，更優(yōu)選為
O.4 I. Omm,最優(yōu)選為O. 5mm ;層距優(yōu)選為O. 90 I. 05mm,更優(yōu)選為O. 90 I. Omm,最優(yōu)選為
O.95mm0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16f 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。本發(fā)明構(gòu)建三維腦模型的方法采用的是將多層二維圖像的輪廓線用面片連接，構(gòu)成物體表面，由平面變?yōu)榱Ⅲw，實(shí)現(xiàn)二維變?yōu)槿S，然后進(jìn)行后處理，通過顯示設(shè)備將可視化三維腦模型進(jìn)行顯示。通過與原始頭顱MRI圖片進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明構(gòu)建的三維腦模型的斷面輪廓線與MRI圖片十分吻合。綜上所述，本發(fā)明通過上述方法構(gòu)建出了具有良好可視性的3-D顱腦解剖的模擬三維圖像，大大提高了教學(xué)效率和保證了醫(yī)療質(zhì)量。


圖I為本發(fā)明一種實(shí)施例中構(gòu)建的腦切開的三維腦模型照片；
圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例中構(gòu)建的腦切開的三維腦模型照片；
圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例中構(gòu)建的圖I所述腦部位的腦和頭顱切開三維腦模型照片； 圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例中的側(cè)腦室模型背景；
圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例中構(gòu)建的側(cè)腦室三維腦模型照片；
圖6為本發(fā)明一種實(shí)施例中構(gòu)建的側(cè)腦切塊三維腦模型照片；
圖7為本發(fā)明一種實(shí)施例中構(gòu)建的圖2所述腦部位的腦和頭顱切開三維模型照片；
4圖8為本發(fā)明一種實(shí)施例中構(gòu)建的帶部分顱骨的三維全腦模型照片；
圖9為本發(fā)明實(shí)施例8構(gòu)建的三維全腦模型任意切開的(未予數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)時(shí)的)骨架圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種構(gòu)建三維腦模型的方法，步驟包括
步驟I，選擇頭顱磁共振矢狀位薄層成像所得T1DICOM格式的數(shù)據(jù)為原始資料，將原始資料轉(zhuǎn)化為bmp格式的頭顱圖像；
步驟2，將目標(biāo)圖像(腦)從bmp格式的頭顱圖像中分離出來，通過導(dǎo)入模塊將所述目標(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)定好方位的圖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。下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明構(gòu)建三維腦模型的方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹和描述， 以使更好地理解本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，下述實(shí)施例并不限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例I 步驟I
34歲健康男性自愿者，I. 5T磁共振頭顱矢狀位薄層成像，所得T1DICOM格式原始數(shù)據(jù)為本研究的資料。成像條件層厚O. 8mm，層距O. 95mm ；WXH=256X256 ;層數(shù)170層。將磁共振圖像預(yù)處理成為bmp格式。步驟2
圖形工作站Core中央處理器、內(nèi)存、彩色顯示器、1024 X768分辨率、存儲單元； Windows XP 操作系統(tǒng)，3DS_MaXll. O、mimics8. O 及其相關(guān)軟件。將腦部目標(biāo)圖像分離出來，選自人部分腦的bmp格式圖像，導(dǎo)入mimics軟件，將預(yù)處理所得的bmp格式圖像按照順序依次導(dǎo)入指定圖層，通過空間方位設(shè)定模塊設(shè)定圖片的空間方位，使圖片中的腦部在空間方位設(shè)定模塊設(shè)定的空間位置與實(shí)際空間位置相對應(yīng)。步驟3
中央處理器操作圖像分割模塊進(jìn)行分割圖像，背景為黑色，生成分割組織蒙板，然后設(shè)定象素參數(shù)；通過程序操作運(yùn)算模塊交替進(jìn)行形態(tài)學(xué)開運(yùn)算和閉運(yùn)算，以消除邊緣細(xì)小的凸凹不平。步驟4
接著執(zhí)行三維運(yùn)算，設(shè)定優(yōu)化的重建質(zhì)量為高，對分割組織進(jìn)行三維重建。然后輸出STL格式保存在存儲單元，分割組織的英文名稱命名文件，例如brain, stl。到此完成了三維粗模的構(gòu)建。步驟5
重建生成的粗模面數(shù)太多，運(yùn)行速度慢不利于渲染，更無法完成貼圖。需要對模型進(jìn)行降面處理。將三維粗模通過3DS_MaX軟件導(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。滿意后仍以STL格式保存。步驟6
通過3DS-MaX軟件將低面目標(biāo)模型導(dǎo)入關(guān)聯(lián)模塊，同時(shí)將磁共振圖片T1DICOM原始數(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。圖I為本實(shí)施例中構(gòu)建的腦部切開的三維立體模型。實(shí)施例2 步驟I
34歲健康男性自愿者，I. 5T磁共振頭顱矢狀位薄層成像，所得T1DICOM格式原始數(shù)據(jù)為本研究的資料。成像條件層厚O. 8mm，層距O. 95mm ；WXH=256X256 ;層數(shù)170層。將磁共振圖像預(yù)處理成為bmp格式。步驟2
圖形工作站Core中央處理器、內(nèi)存、彩色顯示器、1024 X768分辨率、存儲單元； Windows XP 操作系統(tǒng)，3DS_MaXll. O、mimics8. O 及其相關(guān)軟件。選自人腦除去實(shí)施例I所述部位后的部分的磁共振圖像，導(dǎo)入mimics軟件，將預(yù)處理所得的bmp格式圖像按照順序依次導(dǎo)入指定圖層，設(shè)定圖片的空間方位，使圖片中的腦部在空間方位設(shè)定模塊設(shè)定的空間位置與實(shí)際空間位置相對應(yīng)，然后載入設(shè)定的空間位置參數(shù)。步驟3
進(jìn)行分割圖像，背景為黑色，生成分割組織蒙板，然后設(shè)定象素參數(shù)；交替進(jìn)行形態(tài)學(xué)開運(yùn)算和閉運(yùn)算，以消除邊緣細(xì)小的凸凹不平。步驟4
接著執(zhí)行三維運(yùn)算，設(shè)定優(yōu)化的重建質(zhì)量為高，對分割組織進(jìn)行三維重建。然后輸出 STL格式保存在存儲單元，分割組織的英文名稱命名文件，例如brain, stl。到此完成了三維粗模的構(gòu)建。步驟5
重建生成的粗模面數(shù)太多，運(yùn)行速度慢不利于渲染，更無法完成貼圖。需要對模型進(jìn)行降面處理。將三維粗模通過3DS_MaX軟件導(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。滿意后仍以STL格式保存。步驟6通過3DS-MaX軟件將低面目標(biāo)模型導(dǎo)入關(guān)聯(lián)模塊，同時(shí)將磁共振圖片T1DICOM原始數(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。圖2為本實(shí)施例中構(gòu)建的腦部切開的三維立體模型。實(shí)施例3 步驟I
34歲健康男性自愿者，I. 5T磁共振頭顱矢狀位薄層成像，所得T1DICOM格式原始數(shù)據(jù)為本研究的資料。成像條件層厚O. 8mm，層距O. 95mm ；WXH=256X256 ;層數(shù)170層。將磁共振圖像預(yù)處理成為bmp格式。步驟2
圖形工作站Core中央處理器、內(nèi)存、彩色顯示器、1024 X768分辨率、存儲單元； Windows XP 操作系統(tǒng)，3DS_MaXll. O、mimics8. O 及其相關(guān)軟件。選自人腦實(shí)施例I所述部位以及包括包圍該部分的頭顱的部分的磁共振圖像，導(dǎo)入mimics軟件，將預(yù)處理所得的bmp格式圖像按照順序依次導(dǎo)入指定圖層，通過空間方位設(shè)定模塊設(shè)定圖片的空間方位，使圖片中的腦部在空間方位設(shè)定模塊設(shè)定的空間位置與實(shí)際空間位置相對應(yīng)，然后載入設(shè)定的空間位置參數(shù)。步驟3
中央處理器操作圖像分割模塊進(jìn)行分割圖像，背景為黑色，生成分割組織蒙板，然后設(shè)定象素參數(shù)；通過程序操作運(yùn)算模塊交替進(jìn)行形態(tài)學(xué)開運(yùn)算和閉運(yùn)算，以消除邊緣細(xì)小的凸凹不平。步驟4
接著執(zhí)行三維運(yùn)算，設(shè)定優(yōu)化的重建質(zhì)量為高，對分割組織進(jìn)行三維重建。然后輸出 STL格式保存在存儲單元，分割組織的英文名稱命名文件，例如brain, stl。到此完成了三維粗模的構(gòu)建。步驟5
重建生成的粗模面數(shù)太多，運(yùn)行速度慢不利于渲染，更無法完成貼圖。需要對模型進(jìn)行降面處理。將三維粗模通過3DS_MaX軟件導(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。滿意后仍以STL格式保存。步驟6
通過3DS-MaX軟件將低面目標(biāo)模型導(dǎo)入關(guān)聯(lián)模塊，同時(shí)將磁共振圖片T1DICOM原始數(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。圖3為本實(shí)施例中構(gòu)建的帶有頭顱的腦部切開的三維立體模型，外邊緣白色區(qū)域?yàn)轱B骨和頭皮。實(shí)施例4 步驟I
34歲健康男性自愿者，I. 5T磁共振頭顱矢狀位薄層成像，所得T1DICOM格式原始數(shù)據(jù)為本研究的資料。成像條件層厚O. 8mm，層距O. 95mm ；WXH=256X256 ;層數(shù)170層。將磁共振圖像預(yù)處理成為bmp格式。步驟2
圖形工作站Core中央處理器、內(nèi)存、彩色顯示器、1024 X768分辨率、存儲單元； Windows XP 操作系統(tǒng)，3DS_MaXll. O、mimics8. O 及其相關(guān)軟件。選自人腦側(cè)腦室的磁共振圖像,導(dǎo)入mimics軟件,將預(yù)處理所得的bmp格式圖像按照順序依次導(dǎo)入指定圖層，設(shè)定圖片的空間方位，使圖片中的腦部在空間方位設(shè)定模塊設(shè)定的空間位置與實(shí)際空間位置相對應(yīng)，然后載入設(shè)定的空間位置參數(shù)。步驟3
進(jìn)行分割圖像，背景為黑色，生成分割組織蒙板，然后設(shè)定象素參數(shù)；交替進(jìn)行形態(tài)學(xué)開運(yùn)算和閉運(yùn)算，以消除邊緣細(xì)小的凸凹不平。步驟4
接著執(zhí)行三維運(yùn)算，設(shè)定優(yōu)化的重建質(zhì)量為高，對分割組織進(jìn)行三維重建。然后輸出 STL格式保存在存儲單元，分割組織的英文名稱命名文件，例如brain, stl。到此完成了三維粗模的構(gòu)建。步驟5
將三維粗模通過3DS-MaX軟件導(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。滿意后仍以STL格式保存。步驟6
通過3DS-MaX軟件將低面目標(biāo)模型導(dǎo)入關(guān)聯(lián)模塊，同時(shí)將磁共振圖片T1DICOM原始數(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。圖4為本實(shí)施例中構(gòu)建的未進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)時(shí)的側(cè)腦室模型的背景；圖5為本實(shí)施例中構(gòu)建的側(cè)腦室三維立體模型。實(shí)施例5 步驟I
34歲健康男性自愿者，I. 5T磁共振頭顱矢狀位薄層成像，所得T1DICOM格式原始數(shù)據(jù)為本研究的資料。成像條件層厚O. 8mm，層距O. 95mm ；WXH=256X256 ;層數(shù)170層。將磁共振圖像預(yù)處理成為bmp格式。步驟2
圖形工作站Core中央處理器、內(nèi)存、彩色顯示器、1024 X768分辨率、存儲單元； Windows XP 操作系統(tǒng)，3DS_MaXll. O、mimics8. O 及其相關(guān)軟件。選自人腦側(cè)腦室部分切塊的磁共振圖像，導(dǎo)入mimics軟件,將預(yù)處理所得的bmp 格式圖像按照順序依次導(dǎo)入指定圖層，設(shè)定圖片的空間方位，使圖片中的腦部在空間方位設(shè)定模塊設(shè)定的空間位置與實(shí)際空間位置相對應(yīng)，然后載入設(shè)定的空間位置參數(shù)。步驟3
進(jìn)行分割圖像，背景為黑色，生成分割組織蒙板，然后設(shè)定象素參數(shù)；交替進(jìn)行形態(tài)學(xué)開運(yùn)算和閉運(yùn)算，以消除邊緣細(xì)小的凸凹不平。步驟4接著執(zhí)行三維運(yùn)算，設(shè)定優(yōu)化的重建質(zhì)量為高，對分割組織進(jìn)行三維重建。然后輸出 STL格式保存在存儲單元，分割組織的英文名稱命名文件，例如brain, stl。到此完成了三維粗模的構(gòu)建。步驟5
將三維粗模通過3DS-MaX軟件導(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。滿意后仍以STL格式保存。步驟6
通過3DS-MaX軟件將低面目標(biāo)模型導(dǎo)入關(guān)聯(lián)模塊，同時(shí)將磁共振圖片T1DICOM原始數(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。圖6為本實(shí)施例中構(gòu)建側(cè)腦室切塊三維立體模型。實(shí)施例6 步驟I
34歲健康男性自愿者，I. 5T磁共振頭顱矢狀位薄層成像，所得T1DICOM格式原始數(shù)據(jù)為本研究的資料。成像條件層厚O. 8mm，層距O. 95mm ；WXH=256X256 ;層數(shù)170層。將磁共振圖像預(yù)處理成為bmp格式。步驟2
圖形工作站Core中央處理器、內(nèi)存、彩色顯示器、1024 X768分辨率、存儲單元； Windows XP 操作系統(tǒng)，3DS_MaXll. O、mimics8. O 及其相關(guān)軟件。選自實(shí)施例2所述人腦部分以及包圍該部分頭顱的磁共振圖像，導(dǎo)入mimics軟件，將預(yù)處理所得的bmp格式圖像按照順序依次導(dǎo)入指定圖層，設(shè)定圖片的空間方位，使圖片中的腦部在空間方位設(shè)定模塊設(shè)定的空間位置與實(shí)際空間位置相對應(yīng)，然后載入設(shè)定的空間位置參數(shù)。步驟3
進(jìn)行分割圖像，背景為黑色，生成分割組織蒙板，然后設(shè)定象素參數(shù)；交替進(jìn)行形態(tài)學(xué)開運(yùn)算和閉運(yùn)算，以消除邊緣細(xì)小的凸凹不平。步驟4
接著執(zhí)行三維運(yùn)算，設(shè)定優(yōu)化的重建質(zhì)量為高，對分割組織進(jìn)行三維重建。然后輸出 STL格式保存在存儲單元，分割組織的英文名稱命名文件，例如brain, stl。到此完成了三維粗模的構(gòu)建。步驟5
將三維粗模通過3DS-MaX軟件導(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。滿意后仍以STL格式保存。步驟6
通過3DS-MaX軟件將低面目標(biāo)模型導(dǎo)入關(guān)聯(lián)模塊，同時(shí)將磁共振圖片T1DICOM原始數(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。圖7為本實(shí)施例中構(gòu)建側(cè)的部分腦和頭顱的三維立體模型，圖中，外部白色邊緣區(qū)域?yàn)轱B骨。
實(shí)施例7
步驟I
34歲健康男性自愿者，I. 5T磁共振頭顱矢狀位薄層成像，所得T1DICOM格式原始數(shù)據(jù)為本研究的資料。成像條件層厚O. 8mm，層距O. 95mm ；WXH=256X256 ;層數(shù)170層。將磁共振圖像預(yù)處理成為bmp格式。步驟2
圖形工作站Core中央處理器、內(nèi)存、彩色顯示器、1024 X768分辨率、存儲單元； Windows XP 操作系統(tǒng)，3DS_MaXll. O、mimics8. O 及其相關(guān)軟件。選自人腦以及部分頭顱的磁共振圖像，導(dǎo)入mimics軟件，將預(yù)處理所得的bmp格式圖像按照順序依次導(dǎo)入指定圖層，設(shè)定圖片的空間方位，使圖片中的腦部在空間方位設(shè)定模塊設(shè)定的空間位置與實(shí)際空間位置相對應(yīng)，然后載入設(shè)定的空間位置參數(shù)。步驟3
進(jìn)行分割圖像，背景為黑色，生成分割組織蒙板，然后設(shè)定象素參數(shù)；交替進(jìn)行形態(tài)學(xué)開運(yùn)算和閉運(yùn)算，以消除邊緣細(xì)小的凸凹不平。步驟4
接著執(zhí)行三維運(yùn)算，設(shè)定優(yōu)化的重建質(zhì)量為高，對分割組織進(jìn)行三維重建。然后輸出 STL格式保存在存儲單元，分割組織的英文名稱命名文件，例如brain, stl。到此完成了三維粗模的構(gòu)建。步驟5
將三維粗模通過3DS-MaX軟件導(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。滿意后仍以STL格式保存。步驟6
通過3DS-MaX軟件將低面目標(biāo)模型導(dǎo)入關(guān)聯(lián)模塊，同時(shí)將磁共振圖片T1DICOM原始數(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。圖8為本實(shí)施例中構(gòu)建的帶部分顱骨的三維全腦模型照片，其中，2為頭顱，I為腦部；圖9為本實(shí)施例中構(gòu)建三維全腦模型任意切開的(未予數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)時(shí)的)骨架圖。原始頭顱MRI目標(biāo)圖片和模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比，結(jié)果圖片和模型十分吻合。說明本發(fā)明所述方法是一種理想的構(gòu)建三維腦立體模型的方法。以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)建三維腦模型的方法，其特征在于，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T1DICOM原始數(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。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)建三維腦模型的方法，其特征在于，所述磁共振頭顱矢狀位薄層成像步驟中，層厚O. I"!. 0mm,層距O. 9(Tl. 05mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)建三維腦模型的方法，其特征在于，步驟6中得到的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。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)建三維腦模型的方法，其特征在于，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。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的構(gòu)建三維腦模型的方法，其特征在于，設(shè)定的空間方位位置參數(shù)為層距等于磁共振掃描層距。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)建三維腦模型的方法，其特征在于，步驟5中使用3DS-MaX 軟件創(chuàng)建低面長方體、并進(jìn)行布爾運(yùn)算取交集。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)建三維腦模型的方法，其特征在于，步驟6中，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)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種構(gòu)建三維腦模型的方法，以磁共振頭顱矢狀位薄層成像，得到的T1DICOM格式的數(shù)據(jù)為原始資料，將原始資料轉(zhuǎn)化為bmp格式的圖像。從bmp格式的圖像中分離出目標(biāo)圖像，所得目標(biāo)圖像導(dǎo)入三維重建軟件，并空設(shè)定間位置、生產(chǎn)蒙板、構(gòu)建三維粗模。三維粗模進(jìn)行降面處理轉(zhuǎn)變?yōu)榈兔婺繕?biāo)模型，最后低面目標(biāo)模型與T1DICOM格式的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，得到三維立體腦模型。本發(fā)明構(gòu)建的三維腦模型與原始頭顱磁共振目標(biāo)圖片進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)三維腦模型的輪廓線與原始T1DICOM格式圖像邊緣十分吻合。
文檔編號G06T17/00GK102609981SQ201210017228
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者楊治榮, 郭智霖 申請人:上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院