3D圖像處理技術(shù)與臨床應(yīng)用

前言

近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)在放射學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，與在其他醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用相比，取得了令人矚目的重大進(jìn)步：數(shù)字化診斷圖像的采集、顯示和處理技術(shù)已經(jīng)使放射學(xué)實(shí)踐發(fā)生了革命性的變化，同時也引起了其他醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)者的興趣，推動了這些專業(yè)的發(fā)展。特別應(yīng)指出的是，診斷圖像的后處理和3D重建技術(shù)的出現(xiàn)，不僅僅是為了滿足放射學(xué)醫(yī)生的審美要求，它們已經(jīng)成為顯示復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)、從形態(tài)和功能上理解病理改變的不可缺少的工具。當(dāng)新一代橫斷層面成像技術(shù)使容積性圖像數(shù)據(jù)量急劇增加時，它們的作用將更加突出。同樣，臨床醫(yī)生對放射學(xué)的要求也有了相應(yīng)的變化。如今，臨床醫(yī)生不只是需要“單純的”放射學(xué)診斷和一系列源圖像，也需要得到重建圖像以便能更好地理解病變、選擇合適的治療方案和準(zhǔn)確地制定手術(shù)計(jì)劃。本書是由世界范圍內(nèi)站在本領(lǐng)域前沿的專家所著，提供了有關(guān)3D圖像處理的翔實(shí)、最新進(jìn)展的信息，包括技術(shù)方面的介紹和對主要臨床應(yīng)用方面的深入分析。最后幾章重點(diǎn)討論了放射學(xué)科具有挑戰(zhàn)性的新領(lǐng)域內(nèi)的進(jìn)展：功能成像和計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)。我們和所有作者都殷切地希望本書能夠滿足那些對這一重要領(lǐng)域有濃厚興趣的讀者的需要。最后，我們謹(jǐn)向《醫(yī)學(xué)放射學(xué)》系列專著主編Albert Baert教授致以深深的敬意，對為本書的寫作花費(fèi)了大量時間并付出了艱辛努力的所有作者表示誠摯的感謝！

內(nèi)容概要

很少有像放射學(xué)這樣的領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用取得如此令人驚嘆的進(jìn)展。診斷圖像的后處理和3D重建已成為顯示復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)、從形態(tài)和功能上理解病理改變的基礎(chǔ)。這些進(jìn)展和成果極大地促進(jìn)了治療方法的選擇和手術(shù)計(jì)劃的準(zhǔn)確制定。本書由來自不同國家的眾多一流專家共同撰寫，對3D圖像處理的最新進(jìn)展進(jìn)行了全面綜述。第一部分包括八章，涵蓋了整個技術(shù)各個方面的基本知識。隨后的主要部分，深入地闡述和討論了主要的臨床應(yīng)用。為了使讀者獲得更全面的概念，本書最后一部分內(nèi)容集中于功能成像和計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)的新進(jìn)展。本書將為所有對這個復(fù)雜但又極為重要的領(lǐng)域感興趣的人提供非常有價值的信息和知識。

作者簡介

編者：(意大利)卡拉梅爾 (Caramella.D.) (意大利)巴托洛茲齊 (Bartolozzi.C.)

書籍目錄

技術(shù)　1　超聲圖像采集　2　CT圖像采集：從單層到多層　3　MR圖像采集：從2D采集到3D采集　4　表面再現(xiàn)　5　容積再現(xiàn)　6　仿真內(nèi)鏡檢查　7　仿真內(nèi)鏡檢查的假象和偽影　8　3D圖像融合臨床應(yīng)用　9　電子腦圖譜：特點(diǎn)和應(yīng)用　10　中耳和內(nèi)耳　11　鼻竇仿真內(nèi)鏡檢查　12　仿真喉鏡檢查　13　氣管支氣管樹　14　主動脈　15　外周血管　16　食管和胃　17　CT結(jié)腸鏡檢查　18　結(jié)腸仿真解剖　19　肝臟　20　膽道　21　上泌尿道　22　下泌尿道　23　肌骨骼系統(tǒng)特殊專題　24　功能圖像的分析　25　醫(yī)學(xué)成像中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)和原理　26　虛擬現(xiàn)實(shí)中的頭、手追蹤裝置　27　計(jì)算機(jī)輔助耳鼻喉外科手術(shù)　28　計(jì)算機(jī)輔助顱腦外科手術(shù)：現(xiàn)狀和未來　29　計(jì)算機(jī)輔助矯形外科手術(shù)索引縮略詞表作者名錄

章節(jié)摘錄

插圖：1.2  數(shù)據(jù)采集現(xiàn)已研制出多種技術(shù)來獲取一系列超聲圖像，并最終將其重建為3D圖像。在此過程中，采集系列圖像是關(guān)鍵的步驟，原因主要有兩個：第一，由于采集的系列斷層圖像將用于合成3D圖像，所以要準(zhǔn)確知曉被采集層面的幾何方位，以避免重建時失真，而且必須能快速采集以避免病人運(yùn)動；第二，控制換能器或控制換能器空間定位的機(jī)械裝置不能影響超聲檢查的操作。為了滿足這些要求，研究人員提出很多解決方案。目前3D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要類型有：①機(jī)械掃描系統(tǒng)；②軌跡追蹤手持系統(tǒng)（tracked freehand svstem）；③無軌跡追蹤手持系統(tǒng)（untracked frchand system）；④2D換能器陣列。1.2.1  機(jī)械掃描系統(tǒng)機(jī)械掃描系統(tǒng)是將一種商用的線狀或環(huán)狀換能器陣列安裝在一種機(jī)械裝置上，換能器在受計(jì)算機(jī)控制的發(fā)動機(jī)驅(qū)動下，做非常精確的運(yùn)動?，F(xiàn)已開發(fā)的這類機(jī)械裝置有兩種：外固定驅(qū)動換能器（external transducerfixation drive devicc）和最近開發(fā)的整合容積換能器（integrated volume transducer）。外固定驅(qū)動換能器代表第一代機(jī)械掃描系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，換能器被牢牢安裝在一個特殊的外裝置（即機(jī)械臂）上，并在掃描時實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動。將該裝置固定于身體某處，其發(fā)動機(jī)驅(qū)動換能器在可控范圍內(nèi)以擬定的方式掃描整個容積。該系統(tǒng)可以針對被掃描平面，對換能器高準(zhǔn)確度定位。它曾應(yīng)用于血管（DOWNEY和FENSTER 1995a）、前列腺（DOWNEY和FZNSTER 1995b）和產(chǎn)科（STZINER等1994）的檢查中。但由于這種換能器受到笨重的機(jī)械裝置的限制，而且可能對一般超聲檢查造成妨礙，故沒有應(yīng)用于臨床。為了克服這些缺點(diǎn)，整合容積換能器問世了。整合容積換能器由一個安裝在于持裝置上的常規(guī)環(huán)狀陣列換能器組成，在由計(jì)算機(jī)控制的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動下，換能器能做平移或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。整合容積換能器通過采集一系列方位略有不同的層面獲得容積資料。每掃描一層后，換能器由步進(jìn)發(fā)動機(jī)控制移向下一個位置。通過這種方法，使層與層之間的相對角度確切可知，從而消除最終合成圖像時的失真。整合容積換能器較標(biāo)準(zhǔn)換能器略大，但它可在很大程度上消除外置傳感器帶來的準(zhǔn)直和準(zhǔn)確度不佳的問題。因此，操作者能夠像在常規(guī)2D超聲系統(tǒng)上一樣使用換能器，僅需要在圖像采集過程中使探頭固定。

編輯推薦

《3D圖像處理:技術(shù)與臨床應(yīng)用》是由世界范圍內(nèi)站在本領(lǐng)域前沿的專家所著，提供了有關(guān)3D圖像處理的翔實(shí)、最新進(jìn)展的信息，包括技術(shù)方面的介紹和對主要臨床應(yīng)用方面的深入分析。

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