基于医学图像的三维非均质生物组织建模理论及方法研究

摘要

生物制造工程是以制造复杂器官或组织为目标的交叉学科，是制造科学与生命科学相结合形成的新的发展方向。本文从生物制造的应用需求出发，运用图像反求理论和三维数据场重建方法，针对非均质生物组织建模以及面向快速成形技术的三维非均质模型处理等关键技术进行了系统和深入的研究，取得如下研究成果： （1）在深入分析面绘制和体绘制两种三维重建方法优缺点的基础上，首次提出将体绘制算法应用于非均质生物组织的建模，运用颜色映射函数和不透明度来表征生物组织模型中器官或组织不同的质地属性、形状特征以及器官或组织之间的层次关系，解决了生物组织非均质特性的表达问题。 （2）在非均质实体模型信息转换方面，提出了两种面向快速成形工艺的数据处理方法。 一是将模型转换为彩色STL 文件；二是将模型进行直接分层，得到序列BMP 格式文件，作为三维彩色喷墨打印设备的原始数据。 （3）在MFC框架下利用VTK 5.0.3工具包开发了基于医学图像的三维非均质生物组织建模系统软件原型，实现了生物组织模型的建立及其非均质属性的表达。 论文工作对丰富生物建模理论和非均质实体建模理论，促进数字化生物制造技术的进一步发展，具有重要的理论意义和工程应用价值。