
骨科断层图像三维重建常用工具对比研究
摘要】 二维断层图像的三维模型重建是一个跨多学科的应用领域,研究者需要
既懂医学解剖又精通三维重建概念算法,往往还能了解运用各类建模分析工具。
本文初步总结了骨科断层图像三维重建的建模流程,并分别从工具的接口性、适
用领域和用户群体等多方面对比了目前常见的三维重建工具的优缺点,可为相关
研究者提供了有益的参考。
【关键词】 骨科;三维重建;工具对比
【中图分类号】R44 【文献标识码】A 【文章编号】2095-
1752(2017)21-0139-02
随着临床影像技术的快速发展和骨科研究的不断深入,如何快速有效地选择
合适的建模分析工具是骨科临床医生及研究人员所面临的常见问题[1,2]。本文通
过比较所需的工具,分析总结各主要工具的优缺点和应用领域,从而使读者对该
领域有整体清晰的认识。
运用图像处理技术可将 CT、MRI、μCT、超声和断层冷冻切片等成像设备得到
的人体二维断层图像序列在计算机中重建成三维几何模型。目前二维断层图像的
三维重建方法主要有两大类:一类是体绘制,即通过对二维断层图像序列组成的
离散三维数据场的体素赋予一定的颜色和透明度,直接生成对应二维图像来显示
物体内部三维结构的一种绘制技术,例如 CT 和 MRI 设备上显示的三维重建模型。
不过体绘制的模型只适合用来观察显示,而无法生成和导出三维实体模型;另一
类是面绘制,即对离散三维数据场通过域值或极值等方法提取中间曲面,再采用
曲面造型技术由几何单元拼接拟合物体表面来描述物体三维结构的一种绘制技术,
例如可用无数小三角面片拼接在一起来描述和重建人体复杂的解剖结构和外形。
人体组织的特点在于其形状的复杂性、不规则性,其外形一般为自由形状的曲
面。利用三维面绘制技术生成人体组织三维模型,得到其几何属性,为之后进行分
析研究提供真实精确的几何模型基础。目前医学断层图像的三维可视化软件有非
常多种,但其中大部分仅可实现体绘制三维重建;而往往骨科研究需要基于真实
的三维几何模型,则需要由面绘制生成的三维面模型。除自编程开发的三维重建
软件外,目前已知常用三维面绘制重建软件有十几种,具体功能对比见表。
表 三维医学影像重建软件功能对比