三維重建技術在醫學影像專業解剖學教學中的應用

【摘要】 目的 研究三維重建技術構建人體三維模型在醫學影像專業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級醫學影像專業的解剖學理論教學中，并和2010級醫學影像專業學生的成績進行比較。結果 應用三維重建軟件Mimics13.0進行圖像重建，清楚直觀地再現了三維結構，學生反應良好，成績顯著提高。結論 使用三維重建可直觀顯示人體三維結構，用于解剖學教學可獲得良好效果。

【關鍵詞】 三維重建；醫學影像；解剖學；教學

醫學圖像三維重建技術，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[1]。該技術可以從二維圖像中獲取三維結構信息，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。

三維重建技術應用數字化和可視化的方法，發現生命現象的變化規律，在診斷、手術規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支持和廣闊的應用前景[2-3]，因此，三維重建技術在醫學領域得到了廣泛關注了和學者們的大量研究，已出現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，且醫學影像專業的解剖學與其他科目相互滲透、相互結合[4]，如果人體結構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，并闡述其在醫學影像專業解剖學教學中的應用。

1 材料與方法

1.1 材料 Intel3處理器，1G以上內存，1024*1024分辨率，WindowsXP操作系統，人體CT影像數據，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構；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；利用區域增長功能可對選定的結構進行圖像分割，再現細小結構的形態，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，清楚地再現不同結構的三維形態結構。

1.3 教學應用 講授我校2011級高職醫學影像專業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構的形態及毗鄰關節。

2 結 果

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

統計學分析結果顯示使用三維重建技術運用于教學的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數據在普通計算機上進行圖像重建，不僅可開展整體器官結構的三維重建，還可顯示相鄰結構，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 在安裝了適當的圖像軟件后，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，各解剖結構一目了然，不用再辛苦而且枯燥地描述各解剖結構的空間位置，使枯燥難懂的斷層解剖學變得形象易懂。培養了學生立體、空間的醫學影像專業解剖思維，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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