基于MRI的盆底組織結(jié)構(gòu)三維重建

1、基于MRI的盆底組織構(gòu)造三維重建【摘要】目的：三維重建女性盆底組織閉孔內(nèi)饑骨盆和肛提肌的復(fù)雜幾何構(gòu)造，為從力學(xué)角度進(jìn)一步認(rèn)識(shí)女性盆底組織的力學(xué)特性和盆底功能障礙性疾病的發(fā)病機(jī)理做前期準(zhǔn)備.方法：選取一系列層厚為0.8RI圖像，運(yùn)用三維圖像重建軟件IIS進(jìn)展圖像重建，建立其三維幾何構(gòu)造.結(jié)果：獲得了閉孔內(nèi)饑骨盆和肛提肌的獨(dú)立三維幾何構(gòu)造，從解剖構(gòu)造上完全復(fù)原其相對(duì)位置.結(jié)論：所獲得的三維模型真實(shí)地反映了其解剖構(gòu)型和幾何外形，且通過有限元軟件驗(yàn)證了本模型力學(xué)分析的可行性.【關(guān)鍵詞】圖像重建RI閉孔內(nèi)肌肛提肌盆底0引言三維醫(yī)學(xué)圖像可視化在最近的10a間得到了極其廣泛的應(yīng)用，如在解剖構(gòu)造可視化、手術(shù)規(guī)

2、劃與模擬、放射治療等方面.目前的三維重建主要還是應(yīng)用T圖像，但T圖像不能將肌肉等軟組織很好地別分開來，尤其對(duì)于女性盆底內(nèi)組織來講，組織間的灰度值相似，更加不易別離，目前國內(nèi)對(duì)盆底內(nèi)組織的RI成像的實(shí)驗(yàn)性研究還沒有相關(guān)的報(bào)道.本研究旨在通過圖像重建的方法，利用RI圖像進(jìn)展盆底組織的三維重建，從幾何構(gòu)型上完全真實(shí)再現(xiàn)盆底肌肉組織構(gòu)造，為對(duì)完好的女性盆底組織進(jìn)展計(jì)算機(jī)仿真研究、從力學(xué)角度認(rèn)識(shí)女性盆底組織1的力學(xué)特性和女性盆底功能障礙性疾病2發(fā)病機(jī)理做一定的前期根底工作.1材料和方法1.1材料本次研究所用的RI資料由北京婦產(chǎn)醫(yī)院提供.對(duì)志愿者盆底組織進(jìn)展超薄橫截面位核磁掃描，層厚0.8，共192層，文

3、件格式為DI，獲得用于三維模型重建的相關(guān)RI圖像.拍攝RI所用設(shè)備為GE公司3.0T磁共振掃描儀SignaEXITE3.0T.運(yùn)用三維重建軟件IIS10.11對(duì)圖像進(jìn)展處理，生成三維立體幾何模型3.1.2方法1.2.1三維重建首先將所有DI格式的RI圖像導(dǎo)入IIS，轉(zhuǎn)換為所指定的格式S，在IIS軟件中自動(dòng)形成冠狀面、矢狀面和垂直面三視圖形式(圖1A,B,)，可選擇其中任意一個(gè)視圖進(jìn)展處理.1.2.1.1確定肌肉所在位置及分界點(diǎn)選取肌肉較明顯的圖像通過edAD中的畫曲線能逐層進(jìn)展勾畫邊界，確定重建區(qū)域4.當(dāng)界面恢復(fù)到正常形式，將會(huì)出現(xiàn)由剛剛所畫的邊界組成的立體輪廓圖像圖1D.1.2.1.2選取閾

4、值和分割圖像上一步完成后進(jìn)展閾值的選擇.為了使結(jié)果更真實(shí)化，選用自定閾值的方法將所選區(qū)域盡可能選上，同時(shí)還要盡可能減少其他組織的影響.利用tl里的prfileline功能可以更準(zhǔn)確確實(shí)定閾值范圍.由于RI圖像中閾值的相近性，會(huì)有一些其它組織被選定，可通過在選好閾值的原圖像上進(jìn)展erase擦的操作，將多余的局部擦去，也就是去除噪聲。1.2.1.3生成三維圖像利用軟件提供的alulate3D功能可直接對(duì)所選區(qū)域進(jìn)展三維重建.根據(jù)提示，選擇最正確效果，便得到相應(yīng)的三維圖像.1.2.2三維圖像的處理1.2.2.1切割和邊緣處理新建的三維圖像比擬粗糙，可以通過軟件里的模擬切割功能進(jìn)展美化，對(duì)于較大的局部

5、可以用面切割，對(duì)于邊緣較細(xì)的可以用曲線切割.減少點(diǎn)或邊緣的角度,可以使邊緣順滑一些，設(shè)定適當(dāng)?shù)倪吘壗嵌?、迭代次?shù)和公差，使圖像進(jìn)展第一次平滑的修正.1.2.2.2有限元分析經(jīng)過上述工作所得到的閉孔內(nèi)肌重建模型還不能滿足力學(xué)分析的需要，僅僅是直觀上重塑了其幾何外形，所形成的圖形外表實(shí)際上是由許多三角面片構(gòu)成的，它們并不是每一個(gè)都很優(yōu)化等邊三角形最正確，將處理好的三維圖像導(dǎo)入有限元分析中，通過軟件提供的減少三角形面片的功能，適當(dāng)設(shè)置各個(gè)參數(shù)，減少三角形面片，最后再通過reesh功能，去除壞三角.將處理完的三維圖形導(dǎo)入IIS軟件，根據(jù)灰度值賦材質(zhì)，建立閉孔內(nèi)肌RI灰度與密度的關(guān)系，為在有限元分析中進(jìn)

6、展處理做好準(zhǔn)備，至此真正的閉孔內(nèi)肌的三維實(shí)體模型建立了.運(yùn)用同樣的方法，我們還重建出了肛提肌和骨盆的三維模型.1.2.2.3對(duì)重建模型的后期處理軟件中提供了Exprt模塊，可將重建好的三維模型以STL文件格式輸出.在同一個(gè)工程文件中導(dǎo)入建立好的STL文件，對(duì)完成的三個(gè)模型進(jìn)展重定位和配準(zhǔn)處理，便得到了完好的盆底內(nèi)組織的三維模型.2結(jié)果在RI圖像的根底上，重建出了成年女性盆底三維構(gòu)造，包括肛提饑閉孔內(nèi)肌和骨盆(圖2).所獲得的三維模型真實(shí)地反映了其解剖構(gòu)型和幾何外形，且通過有限元軟件驗(yàn)證了本模型力學(xué)分析的可行性，為從力學(xué)角度進(jìn)一步認(rèn)識(shí)女性盆底組織的力學(xué)特性和盆底功能障礙性疾病5的發(fā)病機(jī)理做好了前

7、期準(zhǔn)備.3討論建立正確、完善的三維模型是有限元力學(xué)分析的根底和關(guān)鍵，是全面認(rèn)識(shí)盆底組織生物力學(xué)的根底5-6.本研究利用盆底R(shí)I三維影像重建技術(shù)，取自安康活體樣本資料，建立了一種可進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)分析和臨床應(yīng)用的盆底內(nèi)部組織三維模型，為盆底內(nèi)肌肉組織生物力學(xué)研究和臨床應(yīng)用提供了研究手段和根據(jù).【參考文獻(xiàn)】1TsengLH,Liang,LHP,etal.TheprevalenefurinaryinntineneandassiatedriskfatrsinTaianeseenithlerurinarytratsyptsJ.hangGungedJ,2022,29(6):596-602.2段繼宏,楊勇,吳士良,等.北京地區(qū)尿失禁發(fā)病率調(diào)查J.北京醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2000,32(2):74-75.3劉家康,辛靜.人體醫(yī)學(xué)圖像三維外表重構(gòu)的實(shí)現(xiàn)J.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2002,14(245):97-98.4段寶山,潘振寬.醫(yī)學(xué)斷層圖像三維重建的輔助輪廓線法J.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)J,2022,17(8):186-187.5D