医学论文
医学虚拟现实技术研究
Abstract:Medical Virtual Reality Technology(Medical Virtual RealityTechnology),as an emerging discipline is now being gradually developed.It isa new multi-disciplinary field of cross-over study with aspects in medicine,biomechanics,mechanics,materials science,computer graphics,computer vision,robotics,and mathematical analysis.The medical virtual reality technology isprogressively becoming an essential part the medical field.It is an importantfield that will lead to the discovery of new medical technology.
Keywords:data filtering;data conversion;VIVED;stereo image
1.虚拟视觉环境显示(Virtual Visual Environment Display-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(Virtual Surgery)
作为医学虚拟现实技术领域正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,医生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Silicon Graphics公司生产的Reality Engine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Macintosh IICX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“Ctimager”的工具,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“dispfly”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