生物医学图像三维重建技术应用与研究进程

生物医学图像三维重建技术应用与研究进程

刘伟

湖北科技学院437000

摘要：随着我国科学技术的发展，计算机断层扫描、核磁共振成像、超声等医学成像技术得到了广泛应用，在生物医药学领域中，三维重建技术则是以二维图像为基础来生成三维结构的立体形态和空间关系，这样能进一步的为生物医药学提供图像信息。本文就生物医药学图像三维重建技术应用与研究进程作一综述。

关键字：生物医学；三维重建技术；应用；

引言

随着我国信息技术的不断发展，信息技术在生物医学图像上的应用也得到了很大的进步，特别是在生物医学图像三维重建技术领域对医学界的影响十分重大。现阶段如何将信息技术更好的应用到生物医学图像三维重建技术当中，对未来医学影像专业的发展是十分重要的，具有重要意义[1]。根据生物医学三维重建技术的特点，了解其技术应用的重要性，对于提高生物医学图像三维重建技术的研究水平是关键性的一步，因此重视生物医学图像三维重建技术方面的研究是具有积极意义的[2]。

1生物医学图像三维重建技术的概述

生物医学图像三维重建主要包括二维数据采集，即通过采用CT、MRIBCT和超声扫描等设备对研究对象进行扫描获得生物医学图像三维重建原始数据、数据预处理，即对获得对原始数据进行去噪等预处理以突出研究目标、三维重建，即采用三维重建软件建立研究对象的实体模型，为后续医疗诊断等提供准确的数据基础。

2三维重建技术的应用

2.1影像数据的三维重建

经过计算机的辅助可以将二维图像转化为三维图像，可以实现对生物器官或单细胞进行三维重建，那么这就提高了医生定量病人病体区域的准确性与可靠性。

2.1.1超声数据的三维重建

随着超声技术的发展，现阶段我国许多医院都已配备三维超声技术，这项技术能够将二维超声诊断变为了三维图像，可以实现一系列的连续三维图像为医生提供一个动态的三维超声造影，并能够显示病人的血管形状血流情况以及空间结构与走向[3]。对于肿瘤的诊断更为准确。但超声三维与CT、MRI相比仍需有许多不足，还需要进一步的改进与完善。

2.1.2CT数据的三维重建

CT所收集的数据都为二维图像，我们也可以通过三维重建技术将二维图像进行处理来实现CT图像上的人体各部分结构的重建，重建后的结构与人体结构一致，这已然成为临床检查的重要手段之一。CT检查的优势在于其能够实现无创、快捷、高效、伪影少等特点，在人体各部分检查时都具有较大的优势[4]。林强等人对33例胃癌患者进行CT扫描，并对其数据进行三维重建，进行对比分析，这对于生物医学图像三维重建在临床上的应用提供了宝贵经验。

CBCT与传统的放射检查相比，具有定位准确、放射时间短、辐射小、分辨率高等优点，并在牙科、外科、种植等各个领域都有广泛的应用。微型CT，能够在不破坏样本的情况下，生成样本内部三维图像，并生成高精度的数字化三维模型，在口腔医学领域对于牙齿的修复等方面具有重要意义。

PET与CT组合在一起就是正电子发射计算机断层显像技术，即PET-CT，技术核心是图像的融合，系统能够将PET和CT图像进行二维、三维的准确的融合，融合后的图像所呈现的信息更加丰富能够显示出人体的器官代谢活动与解剖结构[5]。最主要应用于肿瘤、心脏、重大疾病的早期与诊断阶段，但其昂贵的价格制约了该项技术的广泛应用。

2.1.3MRI的三维重建

MRI能够实现多方位成像，软组织分辨能力也是CT的几倍，同时还具有无电离辐射、无骨性伪影等优点。近几年来三维重建技术的不断发展，使MRI对肿瘤鉴别的准确性有了很大的提高，并且能够对肿瘤的大小、位置、分期进行确定[6]。将MRI的数据进行三维重建，还能够实现乳房再造的术前设计，以及对乳房测量肿瘤体积进行评估。

以上的医学影像三维重建诊断方法都有各自的优点与缺点。而为了准确的对疾病作出诊断，应该根据不同病情来选择最佳的三维重建方法，甚至可以选择两种或两种以上的三维重建方式取其长补其短。

2.2组织学切片的三维重建

形态学研究方法中生物组织切片的三维重建是一种较为先进的方式，这种连续的切片能够得到等距离的二维图像数据，通过计算机处理，将这些数据进行连接，从而得到三维立体图像。这种三维重建具有成本低，精准度高，清晰度高等优点，理论上任何生物结构都可以进行重建[7]。使用连续断层解剖法可以实现对牙体的三维重建，这牙体结构数据库的建立提供了一个新的思路，虽然组织学切片的三维重建方法也有着制作复杂、费工费时、对样品要求较高等不足，但随着计算机技术的不断发展相信组织学切片三维重建技术将成为许多领域的研究方式。

2.3电镜三维重建技术

电子三维重建技术是一门新技术，其融合了计算机图像处理、电子显微镜与衍射这三门技术。这门全新技术最主要是能够深入了解细胞成分的空间相对位置及其功能，对于分析难以形成三维晶体结构的膜蛋白以及病毒和蛋白质沛亥酸复合物等大复合体的三维结构具有重要贡献，同时数学与物理与电镜三维重建技术的融合也越来越多，能够为生物工作者带来更多的定量信息。

3.结束语

总而言之，经过大量的医学临床实验，可以看出对医学图像，三维重建技术的研究与应用能够有效的提升医学领域的发展空间，三维重建技术的应用便捷了人们的健康生活，同时医学图像三维重建技术是新时代医学发展的重要表现，在图像分析层面具有较大的优势。最后医务人员在实际应用医学图像三维重建技术的过程中，应利用其优势并不断的对三维重建的方式进行改进，以提高医学图像三维重建技术的应用水平。

参考文献

[1]安新伟,张晓兵,尹涵春.医学图像三维重建的研究[J].电子器件,2001,24(3):207-212.

[2]付淼,李莉,何叶松.Mimics与医学图像三维重建[J].中国现代医学杂志,2010,20(19):3030-3031.

[3]黎弘,蔡元龙.基于微机的医学图像三维重建[J].中国生物医学工程学报,1995,25(3):1-5.

[4]洪锋,梅炯,李明禄.医学图象三维重建技术综述[J].中国图象图形学报,2003,8(s1).

[5]罗东礼,徐大宏,赵于前.医学图像三维重建中的关键算法[J].计算机工程与应用,2005,41(19):219-221.

[6]黎蔚,韩利华,陈家新,等.一种辅助轮廓线的断层医学图像三维重建算法[J].计算机应用,2008,28(9):2278-2280.

[7]张玮.生物组织连续切片图像的计算机三维重建研究的进展[J].生物医学工程学杂志,1999,16(3):377-378.