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基于数字化人体的颞骨可视化模型初步研究武志强1,张绍祥2,王斌全1,谭立文2(1.山西医科大学第一临床医学院,山西太原030001;2.第三军医大学基础医学部,重庆400038)[摘 要]目的:构建基于PC的颞骨三维可视化模型,初步探索该模型的功能,阐明颞骨各解剖结构的分布规律和空间位置关系,为颞骨解剖教学及临床耳外科手术治疗方案的选择提供数字化三维解剖学依据。
方法:利用第三军医大学首例女性可视人数据集,用3d2doc t or软件重建颞骨及其内部部分结构;在模型中测量内耳门后唇中点到总骨脚根以及颈静脉球顶的距离。
结果:建立了颞骨可视化模型,骨迷路等微细结构显示不理想,通过模型测量内耳道后唇中点到总骨脚根以及颈静脉球顶的距离分别是7.0mm和10.3mm。
结论:可以通过虚拟人数据重建出骨迷路、面神经主干、前庭蜗神经主干等精细结构的可视化模型。
此模型在结构毗邻关系的展示、直观地量化定位和方便的结构间测量等功能上具有优势;目前的虚拟人数据集及建立的可视化模型尚不能满足一些微细解剖结构的研究,尚不能应用于临床,有待不断改进和发展。
[关键词]颞骨;三维重建;可视化模型[中图分类号]R445.9 [文献标识码]A [文章编号]167125098(2008)1722188203P reli m i n ary Study on V isua l M odel of the Tem pora l Bone Ba sedon the Num ber of HumanWU Zhi2qiang1,ZHANG Shao2xiang2,WA NG B in2quan1,T AN L i2wen2(1.The F irst Affili a t ed Hospita l of ShanXi Medica l U niv ersity,Taiyuan,Shanxi030001,China;2.The ThirdM ilita ry Medica lU niversity,Chongqing400038,China)Ab stra ct:O bj e c ti ve Constructi on of PC2ba sed3D visualizati on of the temporal b one mode l,p re li m ina ry expl o rati on of the func tion of the model,Cla ri fy the anato my of the t emporal bone structure and the distri buti on of s pa tia l re lations,f or the te m2 pora l b one ana t o m y teaching,and c linical trea t m ent of ea r surge ry fig u res p rovi ded by the choice of three2di mensi onal ana t o m i2 cal basis.M e tho ds t he first use of fema le V isibl e Hu man Da ta Set of the Third M ilita ryM edica lUniversity,A3d2d octor soft2 wa re t o reconstruct part of the tempora l bone and int e rnal struc ture,I n the inner ear mode l mea s uring d oor to the m idpoint of the bone li p footing and jugular bulb fro m the t op.R e su l ts The est ablish m ent of the tempora l bone visua liza ti on model,osse2 ous labyrinth,such as m ic r o2struc ture is not idea l,Mea s ure m ent of the inner ea r thr ough the model,afte r the m idpo i nt of the co mmon b ony crus and jugula r bulb fro m the t op of the7.0mm,10.3mm res pec tively.Co nc l us i o n V irtua l hu m an da t a can be reconstruc t ed oss eous labyri nth,fac i a l nerve trunk,and the ve sti bular nerve trunk,such a s cochlea r fine structure visualiza ti on model.This model rela ti ons in the structure adjacent t o t he dis p lay,i ntuitive and ea sy t o quantify positioning mea surement of the struc ture ha s advantag e s such a s func tional;The current virtua l hu m an da t a collecti on and the establis hment of the visual2 i zati on model can n ot mee t the resea rch of s o m e fi ne anato m ical struc t ure,still can not be used f o r clinica l,wa iting t o be con2 tinuously i mproved and developed.Key wor d s:Tempora l b one;Three2di mensiona l reconstructi on;V isualizati on Mode l 颞骨参与形成颅中窝后部、颅后窝前外侧部,包含了位听功能器官,同时也是面神经、颈内动脉、颈内静脉进出的通道,是一些颅底外科手术入路的必经之路[1]。
论文中统计学符号的书写规范要求西部医学2011年4月第23卷第4期MedJWestChina,ApriI2011,V o1.23,No.4 [23[3][43[53[62[73[8][93[1O][11][12][13][14][15][16][17]SpitzerVM,WhitlockDG.ThevisibleHumandataset:thean—atomicalplatformforhumansimulation[J].AnatRec,1998,253(2):49.ChungMS,KimSY.Threedimensionalimageandvirtualdis—sectionprogromofthebrainmadeofKoreancadaver[J'].Y ouseiMedJ,2000,41(3):299.张彦,王惠.数字化虚拟人体的研究进展[J1.医学影像学杂志,2006,16(4):414-416.张绍祥.中国数字化可视人体研究进展[J].中国科学基金,2003,1,4-7.钟世镇,李华,罗述谦,等.中国数字化虚拟人研究[c].香山科学会议第174次学术讨论会文集.北京:中科院基础局香山会议办公室,2001:4一l2.张绍祥,刘正津,谭立文,等.首例中国数字化可视人体完成口]. 第三军医大学,2002,24(10):1231-1232.张绍祥,刘正津,谭立文,等.首例中国女性数字化可视人体数据集完成[J1.第三军医大学,2003,25(4):371.ZhangSX.HengPA,LiuZJ,eta1.TheChineseVisibleHn—man(CVH)datasetsincorporatetechnicalandimagingadvances onearlierdigitalhumans[J3.JAnat,2004,204(3):165—173.钟世镇,原林,唐雷.等.数字化虚拟中国女性一号(VCH—F1)实验数据集研究报告[J1.第一军医大学,2003,23(3):196-200.原林,唐雷,黄文华,等.虚拟中国人男性一号(VCH—M1)数据集研究[J].第一军医大学,2003,23(6):520—523.余安胜,张海东,李凤梅,等.人体穴位标本断面切割方法的研究[J3.针刺研究,2002,27(3):224-227.余安胜,张海东,李凤梅,等.穴位标本断面图相配准方法研究[J].中国针灸,2003,23(3):89—91.林斌,鲍苏苏."中国针炙虚拟穴位人"的三维表面重建[J].现代计算机,2003,139(8):6-11.柴慧臻,杜光伟.罗述谦,等.中国第1例数字化女虚拟人的三维重建[J].中国医学影像技术,2003,19(4):387—289. HengPA,ZhangSX,XieYM,eta1.Photorealisticvirtuala～natomybasedOilChineseVisibleHumandata[J1.ClinAnat, 2006,19(3):232-239.ChuiCK,LiZR,JamesH,eta1.TrainingandPretreatment PlanningofInterventionalNeuroradiologyProcedures—Initial6O3?ClinicalValidation[J].MedicineMeetsVirtualReality,2002,85:96-1O2.[18]DawsonSL,CotinS,MeglanD.etalDesigningacomputer- Basedsimulatorforinterventionalcardiologytraining[J3.Cathe—terizationandCardiovascularInterventions,2000,5l(4):522—527.[19]BerryM,LystigT,BeardJ,eta1.Porcinetransferstudy:vir—tualrealitysimulatortrainingcomparedwithporcinetrainingin endovascularnovices[J1.CardiovascInterventRadiol,2007,30 (3):455-461.[20]魏欣,谢晓东,王朝华.虚拟器械及脑动脉瘤模型在介入手术前模拟的价值[J].中华放射学杂志,2007,41(6):641～644. [21]李恺,张绍祥,谭立文,等.经颈静脉肝内门体静脉分流术三维模型构建与可视化[J].中国介入影像与治疗学,2007,4(3): 223-226.[22]田增民,卢旺盛,王大明,等.血管介入机器人的血管造影实验研究口].中华外科杂志,20lo,48(13):1013-1015.[23]马折,吴剑煌,王树国,等.脑血管介入手术仿真训练系统研究[c].中国生物医学工程学会成立3O周年纪念大会暨2o1O 中国生物医学工程学会学术大会青年优秀论文,2oio.[243ClearyK,LathanC,PlatenbergRC.Surgicalsimulation:fe—searchreviewandpc-basedspinebiopsysimulator[J3.Thispa—perwaspresentedattheMedicalRoboticsWorkshopinHeidel—berg.Germany,1997.[25]VahoraF,TemkinB.MarcyW,eta1.Virtualrealityandwomen'shealth:abreastbiopsysystem[J,1.StudHealthTech—nolInform,1999,62:367-372.[263MageeD,ZhuY,RatnalingamR,eta1.Anaugmentedreality simulatorforultrasoundguidedneedleplacementtraining[J].MedBioEngComput.2007,45(10):957—967.[27]游箭,张绍祥,谭立文,等.经皮腰椎问盘手术路径的三维重建及其可视化[J1.中国介入影像与治疗学,2005,2(4):292—297.[283余月,王共先.机器人经皮肾脏穿刺模拟演示系统的研制及临床意义[J].中国内镜杂志,2009,15(8):81卜814.[29,l熊瑗,陈恳,杨向东,等.THMR—I介入治疗机器人系统的研究及其l临床应用[J].高技术通讯,2009.19(12):2181—2187.(收稿日期:2011—02—01;编辑:陈舟责)论文中统计学符号的书写规范要求论文中统计学符号的书写规范须按国标GB3358—82《统计学名词及符号》的规定书写:1.样本数用英文小写表示;样本的算术平均数用英文小写表示(中位数仍用英文大写M表示);3.标准差用英文小写(不能用SD或sd)表示;4.标准误用英文小写sx;5.t检验用英文小写￡;6.F检验用英文大写F;7.卡方检验用希腊文小写x;8.相关系数用英文小写r;9.自由度用希腊文;10.概率用英文大写P(P值的前面应给出具体检验方法及数值,如t值,)c.值,q值等).因上述数据均为变量,所以必须采用斜体书写.希广大作者投稿前务必认真校对自己文稿中的统计学符号是否书写规范.(本刊编辑部)。
人体断面数字化数据库的获取与三维建模我国于2001年在北京香山召开的主题为“中国数字化虚拟人体科技问题”的第174次香山科学会议后，启动了中国数字化虚拟人体的研究。
主要工作是将人体从头顶至脚跟横切成16600片，每个切片经拍照分析后将原始数据输入计算机整合，在计算机里合成一个三维立体的人体结构，成功获取了虚拟中国人体。
该文将从面向教学应用入手进行人体器官削切及和结构三维建模方面的一系列研究，探索了适合医学院校实际的人体器官和结构的数字化及三维建模的模式流程、关键技术。
1 切片三维建模流程及其方法人体切片图像的三维建模主要是指以削切冰冻器官成断层图像为基础，综合运用各种图像处理技术，构造成三维可视化模型。
其过程关键步骤如图1所示。
1.1 实验前准备1.1.1 建立独立铣切冷冻室建立独立的铣切冷冻工作室并浇筑机床基座，控制工作室温度在0℃～-10℃之间。
1.1.2 钻铣车床改造选用了立卧式（ZX5026）钻铣床[9]，选取的铣切设备间矩高达 0.33mm，极易受震动干扰，如图1、a所示。
钻铣床原装100mm直径刀盘不能一次性、完整地铣削出标本的水平断面。
将刀盘直径增加至300mm，在刀盘平均装上定制的3块80mm×30mm 钨钢铣刀，如图2、f所示。
另外，钻铣床原装的固定槽过小，不能固定包埋体。
通过实验，安装2个特制螺丝板于滑动台用于固定标准，如图2、d所示。
1.1.3 相机的选取与安装（1）相机的选择：因照片质量要求非常高，要在进行冷冻切片时自动对焦，通过计算机操作空进行拍照。
经过比较后，选择了佳能EOS7D数码相机配上佳能EF24mm f/1.4 L镜头，最高像素1800万、最高分辨率5 184×3456、高ISO感光度、经改造后支持计算机控制拍照。
（2）相机的固定：采用独立三脚架固定最大限度的降低削切过程产生的震动影响，最大限度的保证图像的垂直最大化和平面化。
如图2、b所示。
喜读中国数字人女性彩色图谱
秦笃烈
【期刊名称】《中国医疗器械信息》
【年(卷),期】2006(012)002
【摘要】1994年，美国科学家将一具男尸1878多片，每片厚度1mm；1995年，又将一具女尸切为5190多片，每片厚度0.33mm，并以这数据集为平台，开发了大量相关的应用软件。
这个项目为可视人计划。
是继1643年维萨里发表第一本医解剖学专著“人体构造”奠定现代医学发展基础以后人体解剖学的又一次源头创新。
【总页数】2页(P26-27)
【作者】秦笃烈
【作者单位】首都医科大学生物医学工程学院,北京,100054
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.新女性形象的中国之旅:一项关于"中国新女性论述本质"的研究——读《"娜拉"在中国:新女性形象的塑造及其演变1900s-1930s》 [J], 侯杰
2.欲免俗儒需读史--喜读《中国中医药年鉴》(学术卷) [J], 钱超尘
3.文随图行图像典型喜读《皮肤组织病理彩色图谱》 [J], 吴绍熙
4.喜读《疑难皮肤病彩色图谱》 [J], 常建民
5.喜读《甲真菌病诊治彩色图谱》 [J], 吴绍熙;郭宁如
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数字化虚拟人解剖学教学平台的应用现状万丽丹;伍洪昊【摘要】利用计算机辅助教学是我国面向21世纪高等教育改革的一项重要模式,它对推动和培养具有独立思维和创新精神的高素质人才具有重要作用.数字化虚拟人解剖学教学平台是现代计算机信息技术与医学等学科相互整合的产物,人体的可视化、虚拟化和可控化,是生命科学与信息科学相结合的前沿性科技产物.它的出现必将对数字化医学教育改革以及远程医学教育的发展产生重大影响.%Computer-assisted instruction promotes the cultivation of high-quality talents with independent thinking and innovative spirit,therefore has become an important model in China's higher education reform in twenty-first century.Digital virtual human anatomy teaching platform,a leading technology combining modern computer information technology with medical science,provides controllable visualization and virtualization of human body.Its emergence is bound to have a significant impact on the reform of medical education and the development of remote digital medical education.【期刊名称】《中国组织化学与细胞化学杂志》【年(卷),期】2017(026)006【总页数】4页(P625-628)【关键词】数字化虚拟人;人体解剖学;教学研究;教学改革【作者】万丽丹;伍洪昊【作者单位】南昌大学基础医学院人体解剖学教研室,南昌330006;南昌大学基础医学院人体解剖学教研室,南昌330006【正文语种】中文【中图分类】G642.0数字化虚拟人解剖学教学平台是应用数字图像和现代计算机技术，采用CT、MRI断层扫描等影像学方法获取人体尸身超薄切削的数据信息，在计算机上构建全数字化、可视化的完整人体三维模型，生动地重现逼真实物图像、器官组织内部的结构，并模拟各种解剖学和外科学的操作。
数字化虚拟人简介第一节数字化虚拟人概述一、基本概念数字化虚拟人体是将大量人体断面数据信息在计算机里整合重建成人体的三维立体结构图像，是医学与信息技术、计算机技术相结合的成果。
“数字化虚拟人”的发展可分为4个阶段，即“虚拟可视人”、“虚拟物理人”、“虚拟生理人”和“虚拟智能人”。
虚拟可视人阶段的任务是建立数字化几何人，将人体的形态结构通过计算机信息化手段建成系统、器官、组织等结构的数字化模型。
虚拟物理人阶段的任务是建立数字化物理人模型，在几何人的框架上，加入人体结构的物理参数，从而能够体现结构的物理性能。
虚拟生理人阶段的任务是在上述框架中，加入生理功能参数，反映人的新陈代谢、生长发育等。
虚拟智能人是最高级阶段，虚拟人能够在人工智能的支持下调节自身的物理性能和生理功能。
目前普遍开展的是虚拟可视人研究。
二、国外研发进展二十世纪八十年代末美国科学家启动了“虚拟可视人计划（Visible Human Plan，VHP）”，目标是实现人体从分子到细胞、组织、器官、系统和整体的精确模拟，被认为是二十世纪震撼全球的科研计划之一。
1989年，美国国立医学图书馆（NLM）计划建立一个医学图库，为生物医学文献提供图像检索。
在该计划中，美国科罗拉多大学的健康中心负责人体断面图像的获取工作，维克托·斯皮兹尔教授带领研究小组于1994年和1996年先后获得了一男一女两具尸体的相关数据，包括MRI、CT和切片图像等。
其中男性身高1.82米，女性身高1.54米，用CT和MRI作轴向扫描，扫描间距为男性1mm，1878个断面，女性0.33mm，5190个断面。
之后，将尸体填充蓝色乳胶并裹以明胶冰冻至摄氏-80℃后，再以同样的间距对尸体作切片并保留断面图像资料，由于CT和MRI受到断面精度和灰色成像的限制，后续“数字化虚拟人”发展的基础框架均以切片图像数据集为主。
这套由VHP在国际上发行并被广泛应用的VHP切片图像数据集，男性的电脑存储数据量为15GB，女性数据量为43GB，这些数据称VHP数据集，这是人类在信息技术基础上建立数字化解剖的首例尝试。
论著文章编号:100025404(2003)0520394203首例中国女性数字化可视人体数据集采集与可视化研究张绍祥1,刘正津1,谭立文1,邱明国1,李七渝1,李 恺1,崔高宇1,郭燕丽1,刘光久1,单锦露1,刘继军1,张伟国2,陈金华2,王 健3,陈 伟3,陆 明3,游 箭3,庞学利4,肖 红4,许忠信5,王欲更生5,邓俊辉5,唐泽圣5 [第三军医大学:1基础医学部人体解剖学教研室(计算医学研究室),重庆400038;2附属大坪医院野战外科研究所影像诊断科;重庆400042;3附属西南医院放射科;重庆400038;4附属西南医院肿瘤科放疗中心;重庆400038;5清华大学计算机科学与技术系;北京100084) 提 要:目的 建立中国女性数字化可视人体(Chinese digitized visible human female )。
方法 选择经肉眼观察、CT 和MRI 检查无器质性病变的中等身材、青年女性人体标本1例,经外形测量、血管灌注后,用5%明胶包埋,置入-30℃冰库中冰冻1周,然后在-25℃低温实验室中用TK 26350型数控铣床(铣切精度为01001mm )从头至足逐层铣切。
逐层用高清晰度数码相机摄影,完成人体模型数据获取,得到人体结构数据集。
利用连续断层图像数据,在SGI 图像工作站上,利用本课题组自主开发的三维重建软件包进行人体结构的三维重建和立体显示。
结果 所选用标本为女性,22岁,身高1620mm ,体质量54kg ,非器质性疾病死亡。
CT 扫描层厚:头颈部为110mm ,其他部位为210mm 。
MRI 扫描层厚头部为115mm ,其余部位为310mm 。
连续横断面层厚:头部为0125mm ,其他部位为015mm ,全身共计3640个断面。
数字化摄影分辨率为6291456(3072×2048)像素,每个断面图像文件大小为36M B ,整个数据集数据量为131104G B 。
结论 ①经文献检索和查新,仅见美国C olorado 大学于1995年12月完成了1例女性人体标本的数据采集。
本研究结果增添了新的一例女性可视化人体的数据资料,其研究结果同时在国际互联网站发布,网址为:http :ΠΠw w w 1chinesevisiblehuman 1com Π。
②美国已报道的女性数字化可视人体在断面标本制作前,将人体标本裁为了4截,造成了其中的3段数据缺损;选用的标本为59岁的老年标本;图像分辨率为249万(2048×1216)像素。
本研究报道的首例中国女性数字化可视人体为无器质性病变和缺损的中等身材22岁青年女性,为整个标本的连续断面,无节段性数据缺损,断面图像分辨率达629万(3072×2048)像素。
关键词:可视化人体;断面解剖;计算机三维重建;数字化 中图法分类号:R319;R322文献标识码:ADataset collection and visualization for first visible human female in ChinaZH ANG Shao 2xiang ,LI U Zheng 2jin ,T AN Li 2wen ,QI U Ming 2guo ,LI Qi 2yu ,LI K ai ,C UI G ao 2yu ,G UO Y an 2li ,LI U G uang 2jiu ,SH AN Jing 2lu ,LI U Ji 2jun ,ZH ANG Wei 2guo ,CHE N Jin 2hua ,W ANGJian ,CHE N Wei ,LU Ming ,Y OU Jian ,PANG Xue 2li ,XI AO H ong ,X U Zhong 2xin ,W ANG Y u 2shu ,DE NG Jun 2hui ,T ANG Z e 2sheng (Department of Anatomy ,ThirdMilitary Medical University ,Chongqing 400038,China ) Abstract :Objective T o build the dataset of Chinese visible human female.Methods A fter underg oing macroscopical ,CT and MRI examinations to exclude organic lesions ,a y oung female cadaver of medium height was selected as the subject.A fter m orphological measurement and vascular perfusion ,the cadaver was embedded with 5%gelatin and cry opreserved in a -30℃icehouse for 1week.A digital milling machine TK 26350(milling accuracy of 0.001mm )was used to shave off slices of the body layer by layer from head to foot in a laboratory at -25℃.The successive cross 2sections were photographed with a high 2definition digital camera ,and the pictures were put into a com puter to establish a dataset of human body.By utilizing the image dataset derived from the successive cross 2sec 2tions,3D reconstruction and stereodisplay of human structure were finished with a SGI W orkstation which was equipped with an independently self 2developed s oftware package for 3D reconstruction.Re sults The selected speci 2men ,a 222year 2old female native of Chongqing ,was 1620mm in height ,54kg in weight and died of non 2organic disease.CT scans were made in every 1.0mm for head and neck and every 2.0mm for rest parts ,and the thickness for MRI scans was 1.5mm for head and 3.0mm for rest parts.F or serial cross 2sections ,the thickness was 0.25mm 基金项目:国家杰出青年基金资助项目(39925022);国家自然科学基金资助项目(30270698) 作者简介:张绍祥(1957-),男,重庆市人,博士,教授,主要从事人体断层影像解剖学及计算机三维重建方面的研究,发表论文72篇。
电话:(023)68752201 收稿日期:2003202208;修回日期:2003202215493第25卷第5期2003年3月 第 三 军 医 大 学 学 报ACT A AC ADE MI AE ME DICI NAE MI LIT ARIS TERTI AE V ol.25,N o.5Mar.2003for head and0.5mm for rest parts.Thus,a total of3640slices were obtained,and the photo for every slice was saved as a36M B file in a res olution of6291456pixels(3072×2048).Finally,the com plete data files reached to131.04G B.Conclusion ①This is the first formally reported case of Chinese visible human female,suggesting that China becomes the second country owning visible human female dataset of her population.We set up a website for the purpose of exchanging ideas and in formation on this subject.S o,the results are issued simultaneously on the Internet(http:ΠΠw w ).②According to US Visible Human Project(VHP),the data of the 3junctional parts of their female cadaver were absent because the body was cut into4segments.T aking the age of592 year2old into account,the visible human female’s body was not exactly perfect.The sections of0.33mm in thickness were saved to pictures at a res olution of2490368pixels(2048×1216).While,the first Chinese visible human female reported here is a y oung female without organic disease or lesion.No sectional datum is lost for being acquired from successive sections of the whole body.The res olution of cross2sectional image reaches to6291456pixels(3072×2048). K ey w ords:visible human;sectional anatomy;com puterized3D reconstruction;digitalization 由于数字化可视人体研究在医学、体育、影视、航天、军事等多个领域具有广泛的应用前景和潜在的经济价值,所以该领域的研究越来越受到科学界的重视和大众的关心[1]。
