三维重建技术在医学影像专业解剖学教学中的应用

【摘 要】目的研究三维重建技术构建人体三维模型在医学影像专业解剖学教学中的应用.方法采集层厚为0.625mm的CT影像,利用三维重建软件Mimics13.0对其进行三维重建,将重建模型应用于201医学影像专业的解剖学理论教学中,并和2010级医学影像专业学生的成绩进行比较.结果应用三维重建软件Mimics13.0进行图像重建,清楚直观地再现了三维结构,学生反应良好,成绩显著提高.结论使用三维重建可直观显示人体三维结构,用于解剖学教学可获得良好效果.

【关 键 词】三维重建；医学影像；解剖学；教学

医学图像三维重建技术,就是指用一系列二维切片图像重建三维图像模型并进行定性分析和定量分析的技术[1].该技术可以从二维图像中获取三维结构信息,能够提供更逼真的显示手段,能够提供具有真实感的三维医学图像,便于从多角度、多层次进行观察和分析.

三维重建技术应用数字化和可视化的方法,发现生命现象的变化规律,在诊断、手术规划及模拟仿真等方面均广泛应用,并为影像的应用提供了重要技术支持和广阔的应用前景[2-3],因此,三维重建技术在医学领域得到了广泛关注了和学者们的大量研究,已出现多种图像的三维重建方法.由于三维重建模型具有很强的直观性,且医学影像专业的解剖学与其他科目相互渗透、相互结合[4],如果人体结构的三维模型可以用到解剖学教学中,那么教师和学生们都将获益匪浅.本文将重点介绍利用三维重建软件对影像资料进行重建,并阐述其在医学影像专业解剖学教学中的应用.

1材料与方法

1.1材料Intel3处理器,1G以上内存,1024*1024分辨率,WindowsXP操作系统,人体CT影像数据,扫描层厚为0.625mm.Mimics13.0软件.

1.2三维重建方法采用图像三维重建软件Mimics13.0对图像进行三维重建.利用软件的阈值设定选择拟重建部分,软件中以不同颜色显示各种拟重建结构；用图像编辑功能对图像边界进行“添加”或“擦除”操作,这样可使重建图像更准确；利用区域增长功能可对选定的结构进行图像分割,再现细小结构的形态,还可利用布尔运算可对图像进行逻辑运算.最后采用软件的三维计算功能对图像进行重建,清楚地再现不同结构的三维形态结构.

1.3教学应用讲授我校201高职医学影像专业学生的解剖学理论课时,使用三维重建软件导入重建的三维模型,对照三维模型讲授各解剖结构的形态及毗邻关节.

2结果

将断层影像导入Mimics13.0软件后,软件可再现水平面、矢状面及冠状面的影像.通过软件中阈值设定、图像编辑、区域增长、布尔运算及三维计算等功能对CT断层数据进行图像分割、重建,既可清楚地再现整体的三维结构,也可单独显示各器官的三维形态.在我校201医学影像专业解剖学教学中试用,学生普遍反应三维重建模型可以清楚显示人体的空间结构和毗邻关系,增进了学生对医学影像专业的认识,大大降低了学习的难度,理解了空间位置关系,提高了学习兴趣.与2010级医学影像专业学生成绩相比,201成绩有了显著提高,见表1.

统计学分析结果显示使用三维重建技术运用于教学的201学生比2010级学生及格率,平均分均有显著提高（P<0.05）.

3讨论

3.1各种三维重建方法的比较李鉴轶等[5]通过三维扫描仪获得骨表面点的空间信息,并通过相应的图像拼接软件快速地建立骨外形的三维模型,它只能对骨的外形进行重建.目前普通使用的三维重建方法大多是通过CT、MRI影像进行重建.本研究采用三维图像重建软件对CT或MRI数据在普通计算机上进行图像重建,不仅可开展整体器官结构的三维重建,还可显示相邻结构,将此三维图像用于解剖学教学直观、立体.

3.2三维重建模型在解剖学教学中的作用在安装了适当的图像软件后,重建的三维模型可以在普通的个人计算机上使用,可以大大方便老师的教学和学生的学习.对老师而言,首先可以很方便地进行解剖理论课的教学,各解剖结构一目了然,不用再辛苦而且枯燥地描述各解剖结构的空间位置,使枯燥难懂的断层解剖学变得形象易懂.培养了学生立体、空间的医学影像专业解剖思维,从而达到了全面、多方位理解知识的目的.