CN107481326A - 一种基于ct影像体渲染的解剖结构vr显示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法，其包括如下步骤：利用CT影像显示软件加载二维CT影像；对二维CT影像中感兴趣区域进行标记；根据二维标记图而对二维CT影像自动进行分割，并进行三维重建；利用渲染技术生成二维CT影像的一体化多层次三维模型及其配置文件；在预设的VR显示模块中对三维模型进行显示。本发明的有益效果是：人体解剖结构的CT影像3D模型中各器官区域间轮廓和对比度明显，人体解剖结构的CT影像面渲染模型在VR显示器显示模型内部结构具有层次感。能够更直观地向医生展示患处的影像，从而大幅提高医生对患者病情的诊断精确度。
Description
技术领域
本发明涉及医学图像领域，尤其是涉及一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法。
背景技术
电子计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)是利用X光的穿透性和荧光作用，将被检查者置于荧光屏(或者影像增强器)与X线管之间，X线穿过人体之后在荧光屏(或者影像增强器)上形成可见影像并进行视读的检查。X线束对人体某部位一定厚度的层面进行扫描，由探测器收集透过该层面的X线信息，转变为可见光，由光电转换器变为电信号，再经模拟/数字转换器转换为数字信息，输入计算机处理，而计算机由得到的数据计算出每个体素(voxel)的X线衰减系数，排列成矩阵，重建图像；再经数字/模拟转换器，每个数字转换为黑白灰阶的小方块成为像素(pixel)，按矩阵排列成CT影像。
CT检查比较方便迅速，也易为患者接受，能提供没有组织重叠的横断面图像，可以更逼真地显示病变的部位图像；用造影剂增强扫描进行辅助检查，不仅进步了病变的发现率，而且有的还能做出定性诊断。CT扫描虽有广泛的适应范围，但它并非万能，由于技术和CT机本身的原因，以及病人身体的移动、脏器的不自主运动和邻近结构的密度差别过大，有时会出现图像的干扰，造成诊断的不正确。
VR(Virtual Reality)虚拟现实技术作为当下的热门领域，以其沉浸性、交互性和构想性的计算机人机界面、并行处理技术、多传感技术、多种感觉器官功能模拟技术，使得人们沉浸在计算机生成的虚拟环境中并能够通过语言、手势等自然方式与之进行互动，创建了一种造人化的多维信息空间、具有广阔的应用前景。
综上，医生根据CT影像对患者进行诊断时，需要对人体解剖结构熟练掌握，对正常的生理机制，组织学形态，以及对各种疾病所致的症状，体征，辅助检查结果(临床表现)，发展转归以及预后要有一定的了解。因为医生从CT片上看到的影像，很有可能只是冰山的一角，所以需要医生长期积累的经验。这些临床的经验会在脑子里形成一个网络体系，即便是同一张CT影像可能有得出不同的病情结论。
现有CT阅片技术有三种：直接阅片、PC端阅片与VR阅片，但这三种方式都有各自的缺点。
现有的CT影像都是二维影像，组织结构互相重叠，直接阅片很容易发生漏诊的状况，尤其是在位置重叠与内嵌部位的显示上；
通过PC端的CT影像显示软件，在屏幕显示器上观察CT影像的3D渲染模型，各器官区域间轮廓和对比度不明显；
通过VR显示器观测CT影像面渲染模型，无法显示模型内部的解剖结构，缺乏层次感。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法，以解决人体解剖结构的CT影像3D模型在传统屏显中各器官区域间轮廓和对比度不明显，人体解剖结构的CT影像面渲染模型在VR显示器无法显示模型内部结构缺乏层次感的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法，其包括如下步骤：
S1、利用CT影像显示软件加载二维CT影像；
S2、对二维CT影像中感兴趣区域进行标记(多种标记对应不同的区域，有各自不同的标记颜色)；
S3、根据二维标记图而对二维CT影像自动进行分割，并进行三维重建；
S4、利用渲染技术生成二维CT影像的一体化多层次三维模型及其配置文件；
S5、在预设的VR显示模块中对三维模型进行显示。
与现有技术相比，本发明相比在传统屏显中观测各器官，医生通过VR显示器观测CT影像3D模型，交互性更强，操作更简单，视觉感受更立体，协助医生更精准地诊断病情；相比通过VR显示器观测CT影像面渲染模型，医生在VR环境下观测CT影像体渲染模型能更直观地观测人体的解剖结构，尤其是可以观测其内部组织结构，视觉层次感更强。另外医生还可以对感兴趣的组织区域更是可以进行标记，不同的标记颜色表示不同的感兴趣区域，标记的颜色与VR显示中所标记区域的颜色相互呼应，协助医生以全局观的视角诊断病情。
一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法的步骤S2中，利用不同的标记点颜色表示不同的感兴趣区域，并且其颜色对应在VR显示中所标记区域的颜色。
一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法的步骤S2中，标记点以区域生长法生成对应的标记图。
一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法的步骤S3中，首先，根据二维标记图在二维CT影像提取出对应区域，并对区域内的像素点提高其hounsfield值，以达到加亮的效果；而后，将hounsfield值提高的二维CT影像区域与之前被提取的二维CT影像融合，生成新的感兴趣区域hounsfield值提高的二维CT影像；最后，对下一张标记图重复之前的操作，生成一个多层次的二维CT影像。
一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法的步骤S4中，利用渲染技术生成二维CT影像的一体化多层次三维模型的方法为：首先，用光束投射的方法，投射光束穿过CT影像的三维模型；而后，利用一个特定的方程评估所述光束投射通过所述CT影像的三维模型中遇到的标量值；最后，通过合成数值投影法把标量值转化成显示时的灰度值。
一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法的步骤S4中，利用渲染技术生成二维CT影像的一体化多层次三维模型的配置文件的方法包括：首先，构建一个opacityfunction来描述三维体模型中不同hounsfield值区域的透明度，其中对不感兴趣区域设高透明度，对感兴趣区域设低透明度，以达到更着重显示感兴趣区域的效果；而后，构建一个colorfunction来描述三维体模型中不同hounsfield值区域的颜色，其中不同感兴趣区域设与其对所述二位标记图的颜色，以达到视觉颜色区分的效果。
附图说明
图1为一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例：参见图1，一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法，其包括如下流程：读取三维CT影像→对感兴趣区域进行标记→自动分割和三维重建→体渲染生产三维模型→VR显示模块显示。
基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法中，首先是在PC端利用诸如3D Slicer等CT影像显示软件加载二维CT影像，加载完成后等待下一步操作。
二维CT影像加载完成后，对二维CT影像中感兴趣区域进行标记，操作人员进行标记的方式为：利用不同的标记点颜色表示不同的感兴趣区域，并且其颜色对应在VR显示中所标记区域的颜色。操作人员感兴趣的区域例如可以是某个组织、脏器的某个局部，亦或是某个病灶或者病变区域。标记操作流程中，标记点以区域生长法生成对应的标记图。标记操作完成后等待下一步操作。
标记操作结束后，则根据二维标记图而对二维CT影像自动进行分割，并进行三维重建。此操作流程中，首先根据二维标记图在二维CT影像提取出对应区域，并对区域内的像素点提高其hounsfield值，以达到加亮的效果；而后将hounsfield值提高的二维CT影像区域与之前被提取的二维CT影像融合，生成新的感兴趣区域hounsfield值提高的二维CT影像；最后对下一张标记图重复之前的操作，生成一个多层次的二维CT影像。待自动分割和三维重建完成后等到下一步操作。
自动分割和三维重建完成后，利用渲染技术生成二维CT影像的一体化多层次三维模型及其配置文件。利用渲染技术生成二维CT影像的一体化多层次三维模型的方法为：首先，用光束投射的方法，投射光束穿过CT影像的三维模型；而后，利用一个特定的方程评估所述光束投射通过所述CT影像的三维模型中遇到的标量值；最后，通过合成数值投影法(累计所述穿越过程中的标量值)把标量值转化成显示时的灰度值。利用渲染技术生成二维CT影像的一体化多层次三维模型的配置文件的方法包括：首先，构建一个opacityfunction来描述三维体模型中不同hounsfield值区域的透明度，其中对不感兴趣区域设高透明度，对感兴趣区域设低透明度，以达到更着重显示感兴趣区域的效果；而后，构建一个colorfunction来描述三维体模型中不同hounsfield值区域的颜色，其中不同感兴趣区域设与其对所述二位标记图的颜色，以达到视觉颜色区分的效果。体渲染生产三维模型步骤完成后等待下一步操作。
体渲染生产三维模型完成后，在预设的VR显示模块中对三维模型进行显示，并可进行一定程度的空间移动与交互操作。人体解剖结构的CT影像3D模型中各器官区域间轮廓和对比度明显，人体解剖结构的CT影像面渲染模型在VR显示器显示模型内部结构具有层次感。能够更直观地向医生展示患处的影像，从而大幅提高医生对患者病情的诊断精确度。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (6)
1.一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1、利用CT影像显示软件加载二维CT影像；
S2、对二维CT影像中感兴趣区域进行标记；
S3、根据二维标记图而对二维CT影像自动进行分割，并进行三维重建；
S4、利用渲染技术生成二维CT影像的一体化多层次三维模型及其配置文件；
S5、在预设的VR显示模块中对三维模型进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法，其特征在于，步骤S2中，利用不同的标记点颜色表示不同的感兴趣区域，并且其颜色对应在VR显示中所标记区域的颜色。
3.根据权利要求1所述的一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法，其特征在于，步骤S2中，标记点以区域生长法生成对应的标记图。
4.根据权利要求1所述的一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法，其特征在于，步骤S3中，首先，根据二维标记图在二维CT影像提取出对应区域，并对区域内的像素点提高其hounsfield值，以达到加亮的效果；
而后，将hounsfield值提高的二维CT影像区域与之前被提取的二维CT影像融合，生成新的感兴趣区域hounsfield值提高的二维CT影像；
最后，对下一张标记图重复之前的操作，生成一个多层次的二维CT影像。
5.根据权利要求1所述的一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法，其特征在于，步骤S4中，利用渲染技术生成二维CT影像的一体化多层次三维模型的方法为：
首先，用光束投射的方法，投射光束穿过CT影像的三维模型；
而后，利用一个特定的方程评估所述光束投射通过所述CT影像的三维模型中遇到的标量值；
最后，通过合成数值投影法把标量值转化成显示时的灰度值。
6.根据权利要求1所述的一种基于CT影像体渲染的解剖结构VR显示方法，其特征在于，步骤S4中，利用渲染技术生成二维CT影像的一体化多层次三维模型的配置文件的方法包括：
首先，构建一个opacityfunction来描述三维体模型中不同hounsfield值区域的透明度，其中对不感兴趣区域设高透明度，对感兴趣区域设低透明度；
而后，构建一个colorfunction来描述三维体模型中不同hounsfield值区域的颜色，其中不同感兴趣区域设与其对所述二位标记图的颜色。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20171215 |