医学虚拟现实技术研究

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1、医学虚拟现实技术研究Abstract:MedicalVirtualRealityTechnology(MedicalVirtualRealityTechnology),asanemergingdisciplineisnowbeinggraduallydeveloped.ltisanewmulti-disciplinaryfieldofcross-overstudywithaspectsinmedicine,biomechanics,mechanics,materialsscience,computergraphics,compu

2、tervision,robotics,andmathematicalanalysis.Themedicalvirtualrealitytechnologyisprogressivelybecominganessentialpartthemedicalfield.ltisanimportantfieldthatwillleadtothediscoveryofnewmedicaltechnology.Keywords：datafiltering；dataconversion；VIVED；stereoimage1•虚拟视觉环境显示(V

3、irtualVisualEnvironmentDisplay-VIVED)由美国宇航局约翰逊宇航中心(JSC)等部门，使用虚拟现实技术为人们提供了一个别出心裁的医学教育策略。它集成了所有囊括人类颅骨和心脏的虚拟现实技术，为人们提供了与其他多媒体(音频、视频等)的交互能力［1］。2•虚拟手术(VirtualSurgery)作为医学虚拟现实技术领域止在发展起来的一个研究方向，其目的是利用各种医学影像数据，采用虚拟现实技术，在计算机中建立一个摸拟环境，医主借助虚拟环境中信息进行手术计划制定，手术演练，手术教学，手术技能训练，术中引导手

4、术，术后康复等工作，虚拟手术充分体现虚拟现实作为计算机图形学在医学治疗过程的作用。图1通过人体体验虚拟现实所需的步骤3•硬件一台由SiliconGraphics公司生产的RealityEngine计算机，被用来打开计算轴向体层摄影术（CAT/CT）和磁共振成像切片，放入三维容积图像和可产生身体"飞行"观察效果的电影中。在具有16M内存的MacintoshIICX计算机上观看最终的3D图像。之所以先择Mac是因为它的性价比和音像都优于同类PC,另外它在北美各学校系统被广泛使用，可以说它是桌面多媒体的领跑者，并且有各种各样的软件和硬

5、件支持它。而VR电影可以存储在硬盘上，或转移到CD上，并通过红蓝眼镜观看。它也可以使用虚拟现实头戴式显示器（HMD）或双目全方位显示器（臂架系统）查看。最终图像可以存储在CD-ROM或激光视盘上。4.软件4.1文件转换和数据准备加尔维斯顿提供的厚度为1.5mm的人类头骨CAT/CT切片和心脏的MRI的切片被用于创建3D图像。在对头骨的CT扫描过程中要经过一个泡沫带，因此会有一些无用数据被生成。颅骨扫描的结果是生成一个数据集，其中有超过120片通过颅骨，60片通过下颌骨（下巴），而心脏的MRI扫描可导出200片的数据集。将医学分会

6、创建的数据文件，送至IGOAL公司（集成显卡，操作和分析实验室）。在那里进行扫描和筛选，去除无关数据，且尽可能不丢失任何重要信息。IGOAL公司开发出一种名为“CtimageF啲工具，用于阈值计算，从而把切片中不需要的噪声和无关数据去掉。4.2数据过滤和体数据转换为多边形数据使用被IGOAL称为“dispfl*的开发工具，在稍后可将转换大量的数据直接由计算机显示出来。此工具用于多个过滤算法准备CT和磁共振成像数据转换为多边形的窗体。解剖模型是基于移动的多维数据集算法生成的。滤波处理通常包括阈值化的数据，以消除大部分噪声的。一个低

7、通滤波器被用丁最小化，将产生一个不规则的表面凹凸不平，当输入到算法中的高频噪声。这个过程产生相对平滑的表面，其近似扫描样品，并减少产生的噪声的多边形数量。一个独特的过滤器对心脏数据仅平滑扫描之间的数据创建，是不需要其他的过滤［2］。由于心脏和颅骨有大量的数据集切片，儿种模式被建立，其中每一个代表一个少量切片。一个网格算法meshf,后来发展到提高显示性能。这种算法转换成高效条状的三角形的原始集合。平均超过100三角形组成每个三角形条带。。4.3产生立休图像建成模型后，立体声序列被渲染。IGOAL公司开发了一种名为OOM（面向对象

8、操纵器）工具，用来把经过渲染的每一帧存储到磁盘上，这些图像用红色和蓝色的色彩分离为代表的立体图像。一旦这些序列被记录到磁盘上，数据的格式就被转换成Macintosh.pict格式,全彩色图像序列的按非立体观看转移到Mac±o4.4立体影像及多媒体对Mac图像进行