论著
文章编号: 100025404
(
2010
)
1621708204
数字人脑可视化平台的构建研究
郑小林
1
,朱文武
1
,罗洪艳
1
,张绍祥
2
,胡 南
1
,谭立文
2
,杨清云
1
(
400040 重庆 ,重庆大学生物工程学院
1
; 400038
重庆 ,第三军医大学基础医学部人体解剖学教研室 ,重庆市数字医学研究所
2
)
[摘要 ] 目的 建立数字人脑可视化平台。方法 选取中国可视化人
(
Chinese visible human, CVH
)
的脑部切片图
像 ,在 W indows平台上以 V isual C ++为开发工具 ,结合可视化类库 VTK,进行数字人脑可视化平台的框架构建、基于
MarchingCube
(
MC
)
算法的三维重建及基于 3D W idget的三维模型交互式虚拟剖切等可视化展示。结果 建立了数字人
脑可视化平台 ,实现了多值面绘制和体绘制重建、精确的交互式三维剖切、任意方位虚拟切片的动态观察及三维场景渲染
参数动态设置等多种功能。结论 数字人脑可视化平台能真实展示人脑的解剖特征 ,可为人脑解剖教学和脑外科手术计
划制定等各种临床应用提供平台支持。
[关键词 ] 可视人 ;多值面绘制重建 ;可视化 ;人脑
[中图法分类号 ] R319; R323. 1 [文献标志码 ] A
[基金项目 ] 国家自然科学基金
(
60771025, 60871099
)
[通信作者 ] 郑小林 ,电话 :
(
023
)
65103578, E2mail: zxl@cqu. edu. cn
Construction of digital human bra in platform
Zheng Xiaolin
1
, Zhu W enwu
1
, Luo Hongyan
1
, Zhang Shaoxiang
2
, Hu Nan
1
, Tan Liwen
2
, Yang Q ingyun
1
(
1
College of
Bioengineering, Chongqing University, Chongqing, 400040;
2
Department of Anatomy, College of Basic Medical Sciences, Third M ilitary
Medical University, Chongqing, 400038, China
)
[ Abstract ] O bjective To construct a visualization p latform of digital human brain. Me thods W ith
the use of the cross2section slice images of human brain selected from the Chinese Visible Human Dataset, Vis2
ual C ++ and VTK software were adop ted to develop the framework of visualization platform and implement the
visualization of human brain in W indows operating system, involving 32D reconstruction based on Marching
Cube algorithm and the interactive virtual cutting of the model based on 32D widget, etc. Re sults The visual2
ization platform of digital human brain was successfully established, which provided a variety of functions inclu2
ding the multi2value surface reconstruction and volume reconstruction, the accurately interactive 32D clipp ing,
dynam ic observation of virtual slice image in an arbitrary orientation, dynamic setting of rendering parameters
and rotation of 32D model. Conclusion The platform demonstrates the anatom ic features of human brain elab2
orately, and therefore provides a powerful tool to facilitate a series of clinical app lications, such as anatomy
teaching and planning of brain surgery.
[ Key words ] visible human; multi2value surface reconstruction; visualization; human brain
Supported by the National Natural Science Foundation of China
(
60771025, 60871099
)
. Corresponding author: Zheng Xiaolin, Tel: 86223265103578, E2mail:
zxl@cqu. edu. cn
2001年 ,美国科学家联盟提出“数字人 ”
[ 1, 2 ]
计划 ,
其目标是实现人体从基因到分子、细胞、组织、器官、系
统和整体的精确模拟 ,该计划被认为是 21世纪医学生
命科学新的制高点。而脑是人体内结构和功能最复杂
的器官 ,通过构建人脑可视化平台 ,在该平台上建立人
脑数字解剖模型
[ 3 ]
,对于深入开展人脑的内部结构、
形态的探索与研究 ,并进一步实现手术规划及模拟仿
真等临床应用具有非常重要的意义
[ 4, 5 ]
。
在数字人脑的可视化平台研究领域 ,国外如德国
汉堡大学数学和计算机医学研究所
[ 6 ]
开发的 Voxel2
man系统可用于数字人脑解剖教学 ,但其数据来源以
西方人体为主 ,所构建的数字人脑模型不具有东方人
体特征。国内对数字化人脑的研究多是基于 CT、MR I
图像 ,采用商业化软件如 Am ira等进行建模分析 ,不能
对程序框架结构作进一步扩展 ,极大的限制了三维可
视化模型的进一步研究与应用。
本研究在充分利用开源软件包 VTK
(
visualization
8071
第 32卷第 16期
2010年 8月 30日
第 三 军 医 大 学 学 报
ACTA ACADEM IAE MED ICINAE M IL ITAR IS TERTIAE
Vol. 32, No. 16
Aug. 30 2010