基于mimics软件的人体肾脏三维模型重建方法

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1、基于Mimics软件的人体肾脏三维模型重建方法摘要：应用腹部CT的扫描图像，通过Mimics软件直接导入DICOM格式CT断层扫描图像，利用Mimics软件对扫描数据的三维重建功能，通过阈值界定、区域生长以及空洞处理等操作建立了完整的人体肾脏组织的3D模型。三维建模的结果表明Mimics软件能完整重现了人体肾脏的复杂形态，并且提高了建模效率，能够为临床医生进行精确的诊断和治疗提供了帮助。关键词：CT图像；肾脏；Mimics软件；三维重建中图分类号：TP391.41医学图像的三维成像技术是运用计算机图形学和图像处理技术，把由多排螺旋CT获取的断

2、层图像进行计算机处理，获得原来器官的三维重建图像。利用人机交互的方式，在计算机的屏幕上可以模拟临床的外科手术，完成手术的解剖和仿真等。医学图像的三维建模有利于医生对病灶的性质以及与周围组织三维结构关系有精确的认识，能够为医生做出准确的诊断和制定合理的手术方案提供保障[1]。Mimics软件是由比利时Materialise公司开发的医学图像的三维模型重建软件，它是一个交互式的医学图像控制系。Mimics由RPSlice、STL+、MedCAD、Simulation和FEA55个模块组成[2]，能够将CT、MRI图像和三维渲染对象进行可视化，它可

3、以将二维断层序列图像如CT图像、MRI图像等利用自身的三维重建功能来建立3D模型并可以进行编辑处理，结果输出CAD、FEA和RP等通用的文件格式。通过Mimics建立的三维重建模型可以使人们在虚拟的三维空间上对人体中感兴趣的对象进行放大、旋转和平移，从而近距离地观察人体内部复杂的空间关系，从而为提高医疗诊断水平和治疗规划的准确性与科学性打下基础。本文以多排螺旋CT扫描图像数据基础，应用Mimics10.01软件的三维重建功能详细介绍了医学图像的三维模型的重建方法，并以此为依据建立了较为精确的人体肾脏组织的三维模型。1建立肾脏组织的三维模型1.

4、1材料及方法。（1）计算机硬件：Tntel（R）Core（Tm）i5-3570CPU@3.40GHz，32G内存，500G硬盘；（2）应用软件：Mimics10.01；（3）扫描对象：从吉林医药学院附属医院影像科，应用6排螺旋CT机对健康志愿者的腹腔进行扫描。扫描范围包含完整的肾脏图像，共获得断层图像序列85张，以Dicom3.0标准刻盘保存，获得肾脏CT的Dicom格式数据集。1.25CT图像的识别定位。将获得肾脏的CT扫描图像以DICOM格式存储并导入到Mimics软件中，在软件界面的右侧区域导入的是原始的CT断层扫描图像，界面左侧上半部

5、是由原始CT断层图像生成的冠状面图像，左侧下部是根据右侧原始CT图像所生成的矢状面图像。可以通过设置图像的方向来进行定位，再设置相应视图的方向。视图方向设置完成后，在Mimics软件中生成三个不同的视图以及三维模型的显示区域（右下方区域），如图1所示.1.3图像阈值的界定。在CT断层图像中，由于不同的组织的密度不同，因此对应的灰度值不同。在提取相应组织结构时，可以通过设置较为准确的阈值来对不同组织进行区分，因此阈值设定是否准确是提取组织结构的关键，阈值设置的过高或过低都有可能出现组织丢失或者噪点过多等情况，因此需要根据实际情况设置相应组织的阈

6、值范围。Mimics软件将阈值范围内的像素放入蒙罩中，通过修改蒙罩可添加或删除相应的组织。通过查询相关文献，本文定义的灰度范-21―51HU，此阈值可使得大部分肾脏组织通过热区选取出来。1.4区域生长。区域生长是将类型相似的像素集合起来进行三维建模，通过区域增长，可以帮助自动分割与所感兴趣的部位不相连的区域，从而将需要建立三维模型的热区分离出来。通过区域生长可以将肾脏同其他部位分离，排除干扰因素和噪声，后续的操作只需在分隔所得的部位中进行即可。1.55空洞处理。在CT扫描的过程中，噪声是无法避免的，有可能使肾脏组织的信息丢失，这样就会形成空洞

7、。因此需要将每一张CT图片中有空洞的地方进行填补使其完整，使得模型更加平滑。填补空洞后会更加接近实际的计算结果，所以对于空洞的处理是建模前的一个必要的过程。如图3所示，蓝色区域即为经过区域生长和空洞处理后的肾脏图像。1.6三维建模（Calculate3DModels）。Mimics软件通过直接读取CT图像进行建模，并利用自身功能对模型进行优化处理。因此，通过Mimics建模的方式更加简单快捷，且可避免在操作过程中复杂性对数据产生的影响与信息的丢失。在选取肾脏组织的热区后，通过在三维实体（3DObject）菜单栏中导入新生成的Mask并进行运算

8、，就可以获取肾脏组织的三维模型，如图3所示。三维实体模型质量的提高可以通过选择表面光滑处理、减少矩阵、三角形的减少、边减少等处理方式来处理。建立的三维模型可以自由缩