三维人体骨骼逆向建模及可视化研究

摘要

随着工业的发展和生活水平的提升，发生骨病的几率越来越高，手术治疗率也在逐步增长。以往的手术方案大多是靠主治医生以经验来制定的，导致手术失败率非常高。随着逆向工程这一专业术语被引入到了设计领域及医学图像临床应用研究的不断深入，计算机逆向工程软件辅助医学手术对医学的发展起到了巨大的推动作用，尤其是在骨科手术上面。但目前的研究方法存在失真、数据丢失等问题。现在一般医师最常接触的方法是将Mimics和3-matic结合使用。3matic虽然可以使模型处理更快捷自动，但是对于医学知识的需求也很高，导致其他专业的使用者操作起来十分不易，并且模型的质量并不高。本文重点研究了计算机辅助临床医学的逆向反求技术，研究如何在失真小的情况下快速简单地处理二维图像、转化三维模型、模型曲面完善、制作实体模型。同时为了使操作方法更易上手，本文将软件的操作技术进行可视化，可视化作为一种有效的工具，一种可以呈现信息的方式，一种可以辅助思考并且解决问题的手段，可以将抽象的操作内容具体化、形象化的呈现。所以将可视化运用于软件的学习中有着十分重要的价值。具体路线是：逆向建模方面：在对骨骼CT图像进行分析和研究的基础上，将骨骼数据以DCM格式保存，利用mimics软件进行处理并计算生成实体，将文件保存为STL格式文件。运用Geomagic软件对STL格式文件的曲面进行优化处理，从而获得完整的骨骼曲面模型，最后将模型采用3D打印技术打印成实体。技术可视化方面：对软件的使用方法进行提炼总结，之后进行框架和界面的设计，利用C＃实现，从而方便任何专业的使用者对软件的使用。通过这两个方面的研究，辅助骨科手术，大大提高骨科临床手术的成功率。
　　论文以腰椎增生患骨的病例为实例对以上方法进行了应用，获得了较好的效果。