肝脏管道灌注后数字化虚拟肝脏及其手术

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1、肝脏管道灌注后数字化虚拟肝脏及其手术作者：周五一，方驰华，黄立伟，周泽民，杨剑，刘旭，王博亮，钟世镇【关键词】图像处理Digitizedvirtualliverandhepaticsurgeryafterfillinghepaticductsystems　　【Abstract】AIM:Tostudythedigitizedvirtualliverandhepaticsurgeryafterfillinghepaticductsystems.METHODS:Fourkindsofintrahepaticdu

2、ctsaterialexvivorespectively.Andthenthesamplesbeddedandslicedtoobtainserialsectionalimages.Theagesployedtoreconstructa3dimensional(3D)liver.Aftertheimageregistrationofthetissuesections,theimageinformationofliverparenchyma,hepaticvEins,bileductandcholecyst

3、agesegmentation,folloorphologicalmodeloftheliversurfaceandintrahepaticstructures.Thevirtuallivercouldalsoberesectedatanyangletoobservethestructureoftheresectionsurface.Furthermore,aP格式.　　1.2.1肝脏图像配准利用包埋时预先埋在肝脏附近的标志物（图1A）作为配准点，依据肝脏与这些标志物相对位置不变的特征，采用外部点力和力矩

4、法相结合进行图像配准对图像进行配准.具体方法是：①原图像中，背景是蓝色的，配准点则为暗红色，且分布在图像的四周，首先依据配准点的颜色和位置特征，识别出配准点.③每张图像和标准图像进行对比，对每张图像进行平移和缩放，使两幅图像的所有配准点都相互吻合.③从原图像中切取出包含肝脏的区域（图1B,C,D）.　　A：肝门层面的原始图像（No.498）（箭头指向配准点）；B：肝门层面的配准后图像（No.498），清晰可见门静脉、肝动脉、肝管等结构；C：肝右静脉层面配准后图像（No.298），清晰可见肝右静脉、下腔静脉

5、、尾状叶等结构；D：肝左静脉层面配准后图像（No.247），清晰可见肝左静脉、下腔静脉、尾状叶等结构.　　图1肝脏灌注后铣切断面图像（略）　　1.2.2肝脏图像分割分割就是将图像中感兴趣的信息分别提取出来.本研究分割主要针对肝静脉和门静脉，具体方法是：①高斯拉普拉斯算子在图中提取出所有的轮廓线，其中既有肝脏的轮廓，也有管道的轮廓.②轮廓线进行膨胀和细化操作使轮廓线上的断点愈合.③对各条轮廓线所包含的组织类型进行判断：如果颜色偏红，则全涂成红色，标注为门静脉；如果颜色偏蓝，则全涂成蓝色，标注为肝静脉；否则涂

6、成棕色，标注为肝实质.　　1.2.3肝脏的三维重建采用的方法是在VTK［7］开发工具包的基础上，对图像序列进行表面三维重建，恢复物体的三维形态结构.具体方法是：①每幅图像上，对同一种类型的组织提取轮廓线.②在相邻两幅图像的轮廓线间，用三角形进行填充，形成一个带状的环.③对所有图像序列中的相邻图像，进行步骤②的操作，即可重建出物体的三维表面形态.　　采用表面描述法和体数据描述法相结合的方法对重建后的三维肝脏模型进行显示.通过对各个结构表面赋予不同的颜色值和不同的透明度，显示各结构（图2）.如对肝脏表面透明度

7、设定为半透明即0.5，对其他组织表面透明度设定为1时，这样既能看到肝脏的外轮廓，又能看到肝脏内部管道结构（图2B）.　　A：显示窗口及肝脏立体模型(前面观)；B：三维重建的肝脏及其内部结构（前面观）（透明度：肝脏0.5；其他1）.C：肝静脉和门静脉的关系（前面观）（透明度：肝静脉、门静脉1，其他0）；D：　肝静脉（上面观）（透明度：肝静脉1，其他0）.　　图2三维重建肝脏及其内部结构形态模型（略）　　1.2.4肝脏模型的虚拟手术切割采用表面数据与体数据相结合，用表面数据显示肝脏的外观，用体数据进行切割截面

8、图像的计算，实现了一个具备基本功能的虚拟肝脏切割手术仿真系统.其基本的操作流程为：①显示肝脏表面模型；②设置调整虚拟切面位置；③进行截面图像计算；④绘制切割后肝脏截面图像.　　2结果　　2.1肝脏断面图像数据集肝脏灌注模型铣切后共采集图像910张，JPEG格式　1748×1812×24b，3024×2016像素，共494MB.肝脏断面管道显示良好，下腔静脉和肝静脉系统呈黑色，门静脉系统显示呈橘黄色，伴随门静脉走行的肝动脉显示为