学文网三维成像篇1
关键词关键词：三维人体；***像分割；虚拟现实
DOIDOI：10.11907/rjdk.162820
中***分类号：TP317.4
文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2017）005019203
0引言
三维人体模型在现阶段被广泛应用于医疗、电子游戏、虚拟现实等领域。目前，获得三维人体模型的方法主要有两种：①利用专业建模软件如3DMAX等绘制人体的三维模型。这些模型精度高、专业性强，一般用户很难做到精准操作；②利用三维扫描仪自动获得真实人体表面的几何数据，但是需要硬件设备和比较高的建模成本。因此，这两种方法均不适用于快速生成大量的、低成本的人体模型。为解决这一问题，文献[1]提出了基于物w的***像变形概念，使用分水岭算法进行***像分割，将目标物体置于三角网格中，使用户可以用语义化的操作实时调整目标物体的形状造型，但是在人体形变方面并没有很好的应用效果。文献[2]将三维的人体扫描结果作为基础，对多个人体皮肤表面模型进行插值，生成个性化的人体皮肤表面模型，这种方法虽然快捷、简便，但仍需要硬件设备并且不具备全局形变能力。文献[3]构建了一套基于多幅***像的三维人体建模系统，此系统以***像上和原始模型上标记的特征点数据作为输入，采用对原始模型变形的方法，获得较精确的目标模型。但该方法需要输入原始的三维模型以及在不同方向进行定标并用摄像机拍摄，流程较为复杂，耗时较长。
本文从普通的二维人物***片出发，提出了通过人体轮廓线生成三维环形点列从而生成人体模型的方法。就目前的实际应用而言，使用***像来展示人物对象是十分真实的，***形数据量大，且真实人物并没有统一的建模方法，而***像则可以避免这些问题，方便于网络传输。例如在网络虚拟试衣过程中，顾客可以通过调整模特的照片来使之更符合自己的身高体重三围，也可以通过简单的可视化操作，来改变自己照片上的人物胖瘦高矮，并在整体上保持协调性和一致性。
1二维人体轮廓提取
对于***片的轮廓提取，现阶段已经有很多成熟的方法。本文利用grab cut方法提取***片中的人物轮廓，该算法利用了***像中的颜色信息和边界信息，只要少量的用户交互操作即可得到比较好的分割结果，用户在原始***片上将人物框入矩形框，便能自动提取出人物前景和轮廓线。如***1（右）所示即为分割提取后的前景人物，背景为黑色。
通过简单的交互标记，可以确定轮廓线上四肢与身体的连接点以及各身体部位各自的轮廓线，如***2所示。
2从轮廓线生成三维人体网格
通过计算出每条轮廓线上每两个轮廓点间的长度并求和来获得每个身体部位的轮廓线总长度如下：
Stotal=∑n-1i=1SPi+1Pi
式中，Pi为第i个组成轮廓线的轮廓点，从上述过程获得各对应部位轮廓线长度后，在同一部位的内外轮廓线上各平均取K个点两两连线成段对轮廓线进行分割，这样的点称为定位点，***3是右臂轮廓线分割示意***。
因为定位点位于人体轮廓线上，这样的线段在一定程度上表示人体肢体的胖瘦程度，以屏幕为xy轴平面，以垂直于屏幕方向的法线为z轴，在起始状态时，各分割线段两端定位点的z值为0，经过该线段中点M且垂直于该线段的向量为Pm，使用如下三维空间中的旋转矩阵将两端的定位点沿Pm进行旋转。
cosα+（1-cosα）x2（1-cosα）xy-（sinα）z（1-cosα）xz+（sinα）y（1-cosα）yx+（sinα）zcosα+（1-cosα）y2（1-cosα）yz-（sinα）x（1-cosα）zx+（sinα）y（1-cosα）zy+（sinα）xcosα+（1-cosα）z2
式中，α为旋转的角度，x、y、z是向量Pm的坐标值，每旋转α度进行定位，共进行180/α次旋转，经过旋转后生成的点如***4所示。这样就从原始的二维轮廓线得到了三维坐标系中新的立体环形点列。
每个身体部位都有K个这样的环形点列，如***5所示。
计算完所有部位的三维环状点之后，就有了初步的人体三维化模型，接下来需要通过互相连接三维圈中的点生成面片。由于在形成三维圈时，圈上点的标号是固定并且已知的，选取下式中上下相邻点列中的点生成三角面片。
（Fi，j，Fi，j+1，Fi+1，j）（Fi，j，Fi+1，j，Fi+1，j+1）
式中F表示相邻点列的编号。这样就得到了从普通二维***片生成的三维人体网格模型，如***6所示。
由于在计算手肘，膝盖等部位时可能会有较大的方向变化，因此要将手臂分为大臂与小臂，腿部分为大腿与小腿，分别进行环形三维点列的生成，并且在手肘处和膝盖处对应的定位点生成点列，这样获得的点列在之后生成面片连接时就可以避免上述问题。
身体各部位的三维横截面是可以进行放缩形变的，由如下三维缩放矩阵所示。
Sx0000Sy0000Sz0（1-Sx）・Xf（1-Sy）・Yf（1-Sz）・Zf1
其中，点（Xf，Yf，Zf）是环形点列的圆心坐标，即定位点对的中点坐标。
通过将每个环形点列沿其径向方向进行缩放，可以改变三维人体模型的身材比例和样式，如***7所示。
3实验及应用
模型中每一个三维环形点列的点的个数可以调节，每次旋转的α角度越小，得到的点数越多，模型越精细，但同时会降低效率。表1为不同点数的点列形变效果和耗时，对应的三维人体模型如***8所示。
采用纹理映射的方式可以使三维人体网格上填充相应的纹理***案。纹理映射是真实感***像制作的一个重要部分，通过在（0，1）插值计算的方式获得每一个网格点在原先二维***片中的纹理坐标。
***9是将原先人物照片纹理映射到三维人体网格上并进行胖瘦变化的效果。
4结语
本文从二维人体轮廓线出发，通过轮廓点找到每个身体部位内外轮廓线的定位点，通过一对二维定位点，生成三维圈，通过连接前后三维圈上的点形成三角网格，计算纹理坐标并对三维圈进行缩放变换，便可以实现二维***片中的人体胖瘦变化，且可以选择各部位进行自由放大缩小，并能保证任意形变不失真。实验证明本文方法是可靠可行的，在当前庞大的互联网服装销售背景下，该方法在虚拟试衣、休闲娱乐方面具有很大应用价值。
参考文献参考文献：
[1]WA BARRETT，AS CHENEY.Objectbased image editing[J].Acm Transactions on Graphics，2002，21（3）：777784.
[2]SEO H，CORDIER F，PHILIPPON L，et al.Interactive modelling of MPEG-4 deformable human body models[EB/OL].http：∥miralab.unige.ch papers 115.pdf，2004.
[3]王征，O济洲，孙美君.基于多幅***像的低成本三维人体重建[J].计算机应用，2009，29（7）：19101913.
[4]刘松涛，殷福亮.基于***割的***像分割方法及其新进展[J].自动化学报，2012，38（6）：911922.
[5]S ZHOU，H FU，L LIU，et al.Parametric reshaping of human bodies in images[J].Acm Transactions on Graphics，2010，29（4）：157166.
[6]MJ BLACK，AO BALAN.Detailed human shape and pose from images[C].In CVPR，2007.
[7]TJ CASHMAN，AW FITZGIBBON.What shape are dolphins？ building 3D morphable models from 2D images[J].IEEE Transactions on Pattern Analysis & Machine Intelligence，2013，35（1）：23244.
[8]B ALLEN，B CURLESS，POPOVIC'，ZORAN.The space of human body shapes：reconstruction and parameterization from range scans[J].ACM Trans.Graph，2003，22（3）：587594.
[9]Y YANG，Y YU，Y ZHOU.Semantic parametric reshaping of human body models[C].International Conference on 3d Vision，2014：4148.
[10]H SEO，N MAGNENATTHALMANN.An example based approach to human body manipulation[J].Graphical Models，2004，66（1）：123.
[11]N HASLER，C STOLL，M SUNKEL，et al.A statistical model of human pose and body shape[C].Computer Graphics Forum，2009：337346.
[12]AO BLAN，MJ BLACK.The naked truth：estimating body shape under clothing[C].In ECCV ’，2008.
[13]X CHEN，Y GUO，B ZHOU.Deformable model for estimating clothed and naked human shapes from a single image[J].Visual Computer，2013，29（11）：11871196.
[14]L PISHCHULIN.Articulated people detection and pose estimation：reshaping the future[C].IEEE Conference on Computer Vision & Pattern Recognition，2012：31783185.
[15]D VLASIC，I BARAN，W MATUSIK，et al.Articulated mesh animation from multiview silhouettes[J].ACM Trans.Graph，2008，27（3）：97.
[16]L BOURDEV，J MALIK.Poselets：body part detectors trained using 3D human pose annotations[C].In ICCV，2009.
三维成像篇2
【关键词】MRI 腕关节镜；三角纤维软骨复合体 脂肪抑制扰相梯度回波（FS-SPGR）
1.TFCC 的组成及其周围韧带走形特点
目前国内外一致认为腕尺侧痛的产生与三角纤维软骨复合体损伤有关，但对TFCC的解剖和走形尚存在争议[1]。TFCC起自桡骨远端月骨窝掌面的尺侧缘向尺侧走行，止于尺骨头凹和尺骨茎突基底后继续向远端延伸，最后止于三角骨、钩骨和第五掌骨底。TFCC由腕三角纤维软骨（trianguiar fibrocartilage，TFC）及其周围韧带组成[2，3]，Palmer 和Wemer[4]将TFC、尺侧副韧带、桡尺远端掌背侧韧带、尺三角韧带、尺月韧带和尺侧腕伸肌腱鞘、关节盘同系物统称为TFCC。
TFCC走形特点：关节盘同系物：黄继锋[2]等认为关节盘同系物是桡尺远侧韧带浅部尺侧面与尺侧囊之间的组织。Ishii[5]等研究发现关节盘同系物和囊状隐窝（茎突前隐窝）有3个类型：窄开口型，宽开口型，闭口型。
桡尺远侧韧带：三角纤维软骨掌、背侧缘增厚移行为桡尺远侧韧带，桡尺远侧韧带的浅、深两部分在桡骨上的附着处是融合在一起的。在乙状切迹与尺骨茎突之间的中部浅、深韧带分开，浅韧带继续向尺远侧走行，达尺侧囊，深韧带向近侧走行至尺骨茎突基底部。桡尺远侧掌、背侧韧带的深部纤维均止于尺骨茎突陷窝。
尺侧腕伸肌腱鞘：尺侧腕伸肌腱鞘位于尺侧囊结构的后外侧，较尺侧囊组织致密，其底部与关节盘的背外侧面密切联合。当腕关节屈伸活动时，尺侧腕伸肌腱鞘随关节盘一起活动。
尺侧囊结构：尺侧囊结构，Taleisnik[6]和于胜吉[7]认为此并非真正韧带，而是关节囊增厚，故称其为关节囊结构，也有学者称为尺侧副韧带。起于尺骨茎突的基底部，纤维向下与关节盘尖部的纤维交错混合，止于三角骨的背尺侧面。它较为薄弱，为增厚的结缔组织形成，无明显的韧带结构。
尺三角韧带：此韧带较为薄弱，起于尺骨茎突基底的桡侧面及关节盘掌侧缘的尺侧，垂直下行止于三角骨的掌面。从腕尺间隙观察，尺三角韧带主要起于关节盘同系物的掌侧，部分纤维起于三角纤维软骨的掌侧缘，止于尺月韧带的掌侧。
桡尺三角韧带：恰位于指伸肌腱之底，并与其有部份附着，纤维起自桡骨背侧近尺侧缘及关节盘背侧缘桡侧半，斜行越过月骨背面，止于三角骨近端，此韧带较为坚韧。
尺月韧带：也称为短桡月韧带，此韧带强韧，是稳定月骨的重要结构。起自桡骨远端月骨窝的掌侧面和关节盘的桡掌侧缘，止于月骨尺侧半的掌面和月三角骨间韧带，它与远侧桡尺掌侧韧带缠绕一起。此韧带扁宽，伸展性小和关节盘紧密相贴。
2.腕关节镜诊治现状
1972年既有对三角纤维软骨复合体损伤的描述，但一直未引起临床的重视。Roth于1988年首次报告用关节镜技术行TFCC有限的清创，对TFCC无血管区域做撕裂扩大术而保持背侧桡尺韧带和掌侧桡尺韧带的完整性和生物力学上的稳定性。1989年Palmer根据TFCC损伤的病因和部位将TFCC损伤分为创伤性损伤（I型）和退行性损伤（II型）两大类。
2.1外伤性损伤（I类）分为以下四种类型：
A.TFCC中央部撕裂或穿孔。B.TFCC从尺骨茎突的止点上撕裂，可伴或不伴尺骨茎突骨折。C.远端撕脱，伴尺月韧带损伤和/或尺三角韧带损伤。D.TFCC从桡骨附着缘上撕脱，可伴或不伴桡骨乙状切迹骨折。
2.2退变性损伤（II类）分为以下五种类型：
A.TFCC水平部在近侧面或远侧面磨损，但未发生穿孔。B.除水平部磨损外，还有月骨的尺侧面或尺骨头桡侧面软骨破坏。C.TFCC的水平部发生穿孔。D.退变进展期，月骨和尺骨头的关节面出现退行性变化，TFCC水平部穿孔，月三角骨间韧带断裂。E.尺腕撞击综合征的终末期，发生创伤性关节炎，TFCC水平部通常完全消失，月三角骨间韧带完全断裂。
腕关节镜检查具有诊断和***TFCC损伤的优势，被认为是诊断TFCC损伤的金标准[8]，可在直视下观察TFCC穿孔的大小、形态位置和韧带的断裂情况，并可观察腕骨和尺骨头是否存在软骨软化及观察腕骨间动态下的相互变化，得出明确诊断。行腕关节镜检查的适应证较为广泛，若出现腕关节经久不愈的疼痛，或依靠影像学检查无法确诊的腕部疾病，均可考虑在关节镜下进行确诊并***。一般对怀疑有TFCC损伤的患者首先保守***，大多数症状可缓解或消除，若保守3个月以上症状无缓解或加重，可予以腕关节镜检查。冯贵游和雷绍高[9]认为当检查发现腕尺侧有痛性卡塔声且症状持续3个月以上者，考虑三角纤维软骨复合体损伤，需行腕关节镜检查。
2.3.0T MRI运用于临床的前景和局限性
MRI是一种非创伤性的诊断方法，对软组织分辨率好，且具有随意取横断面、***面或矢状面断层***像等独特优势，对TFCC损伤能做出正确的评价。利用3.0T MRI多序列、多参数成像的特点，对TFCC损伤进行诊断，能及早发现轻微TFCC损伤，可以避免手术的痛苦。刘志强等[10]认为在TFCC损伤急性期使用高分辨率MRI能清晰地显示损伤部位及腕部细小结构的形态。朱庆生[11]也认为MRI不但能直接显示TFCC撕裂的部位，而且可显示与其相关的骨与软组织的异常改变，有助于TFCC损伤的诊断与鉴别诊断。而MRI关节造影与MRI相比，能更好的描述和定位TFCC及其周围韧带的损伤，具有更高的灵敏性和特异性[12，13]。 随着高场强MRI越来越多的运用于临床，磁共振对评价TFCC及其周围韧带的损伤具有很大的优势，但对MRI机器的场强、线圈、序列、扫描参数的选择及参数间的优化具有很高的要求。3.0T磁共振能敏感的评价TFCC及其周围韧带的损伤，由于微穿孔的存在，也可能导致假阳性[14]。磁共振不能代替腕关节镜检查，特殊的线圈和磁共振关节造影可以显著提高特异性和灵敏度[15]。由于腕关节体积小，结构复杂，诊断TFCC损伤具有很高的挑战性，高空间分辨率，高信噪比和高对比度分辨率的三个重要成像因素必须取得平衡，才能优化TFCC和手腕成像[16]。在场强的选择上，3.0T磁共振对诊断TFCC损伤的精度、敏感性和特异性均高于1.5T磁共振[17，18]。而7.0T磁共振和3.0T磁共振相比，又具有更高的空间分辨率和更多的新序列，能够更好的显示尺腕复杂结构[19]。***圈的选择上，为了更好的观察TFCC及其腕骨间韧带的结构，3.0T磁共振的表面线圈要优于体积线圈，表面线圈能提供更优越的定性和定量结果[20]。
扫描序列的选择：1、脂肪抑制序列：脂肪抑制（STIR）技术可精确显示软骨缺损，采集时间短，化学位移伪影小。2、自旋回波（SE）和快速自旋回波（FSE）序列：二维SE或FSE T1WI、T2WI和PDWI加用脂肪抑制技术是显示关节软骨最常用的MRI检查方法，T1WI可显示关节软骨的解剖细节，但不能分辨关节积液和软骨缺损，T2WI能清晰分辨关节软骨缺损和积液，但不能清晰显示软骨内异常信号，PDWI可清晰显示关节软骨缺损和软骨内成分异常，中等加权序列兼有PDWI和T2WI的优势，可更好的区分软骨下结构和软骨成分，魔角效应也比T2WI轻微。三维FSE技术是等体积成像，空间分辨率高，可增加显示关节软骨的准确性，对关节下骨结构显示欠佳。3、扰相梯度回波技术（SPGR），即在梯度回波之后，在选层梯度方向上再加一扰相梯度，消除残留的横向磁化矢量，***像显示为T1加权性质。在扰相梯度回波技术上用三维（three-dimensional 3D）采集，即为3D SPGR序列成像，目前被认为是关节软骨形态学的标准序列，其敏感性高于2D技术。显示关节软骨为高信号，关节液和脂肪组织呈中等信号，两者之间形成对比，当再结合脂肪抑制（fat-suppressed，FS）时，关节软骨为唯一的高信号，关节液和骨髓均为低信号。其结合了三维成像分辨率高和压脂成像可增加动态***像的优点，且无层间干扰和信息丢失，使得软骨和邻近组织的信号对比大大提高。
3.0T磁共振对诊断TFCC及其周围韧带的损伤虽有优势，但也有局限性。表现为①3.0T磁共振机器成本贵、检查费用高，贫穷地区及经济条件差的患者不能接受。②梯度回波序列扫描时间长，年纪大的患者（如帕金森）或外伤疼痛难忍的患者不能耐受。③对于外伤病人或慢性腕关节疼痛病人，不能采取标准体位扫描，影像***像质量。④对于有MRI禁忌症的患者，不能接受检查。
【参考文献】
[1]张锋磊，刘志刚.TFCC的解剖临床研究进展.中国临床解剖学杂志.20lO，28：351-352.
[2]黄继锋，钟世镇，徐达传.三角纤维软骨复合体的解剖学研究.中国临床解剖学杂志，2001，19：115-119.
[3]Palmer AK.Triangular fibrocartilage complex lesions：a classification.J Hand surg Am，1989，14：594-606.
[4]Palmer AK，Wemer FW.The triangular fibrocartilage complex of the wrist-anatomy and function.J Hand surg Am，1981，6：153-162.
[5]Ishii S，Palmer AK，Werner FW，et al.An anatomic study of the ligamentous structure of the triangular fibrocartilage complex[J].J Hand Surg，1998，23（A）6：977.
[6]Taleisnik J.The ligaments of the warist.J Hand Surg.1976，1：110.
[7]于胜吉，徐恩多.腕关节韧带的解剖学观察及其临床意义.解剖学杂志，1994，17（4），：306-309.
[8]Slutsky DJ，Nagle DJ.Wrist arthroscopy：current concepts.J Hand Surg Am，2008，33：1228-1244.
[9]冯贵游，雷绍高.慢性尺侧腕关节痛20例分析.中华手外科杂志，1996，12：153-155.
[10]刘志强，廉宗激，韩悦，等.创伤性三角纤维软骨损伤急性期的MRI诊断.中华手外科杂志，1998，14：228-230.
[11]朱庆生.桡腕关节造影和MRI在腕三角纤维软骨板撕裂的诊断作用.中华手外科杂志，1999，15：187-188.
[12]Y.H. Lee et al.Intrinsic ligament and triangular fibrocartilage complex （TFCC） tears of the wrist： comparison of isovolumetric 3D-THRIVE sequence MR arthrography and conventional MR image at 3 T.Magnetic Resonance Imaging 31 （2013） 221C226.
[13]Smith TO et al，Diagnostic accuracy of magnetic resonance imaging and magnetic resonance arthrography for triangular fibrocartilaginous complex injury： a systematic review and meta-analysis.J Bone Joint Surg Am 2012 May；94 （9）： 824-32. [14]Thomas Magee1，Comparison of 3-T MRI and Arthroscopy of Intrinsic Wrist Ligament and TFCC Tears.AJR 2009； 192：80C85.
[15]De Smet L ，Magnetic resonance imaging for diagnosing lesions of the triangular fibrocartilage complex.Acta Orthop Belg 2005 Aug；71 （4）： 396-8.
[16]Yoshioka H et al，Magnetic resonance imaging of triangular fibrocartilage.J Magn Reson Imaging 2012 Apr；35 （4）： 764-78.
[17]Anderson ML et al，Diagnostic comparison of 1.5 Tesla and 3.0 Tesla preoperative MRI of the wrist in patients with ulnar-sided wrist pain.J Hand Surg Am 2008 Sep；33 （7）： 1153-9.
[18]Lenk S et al，3.0 T high-resolution MR imaging of carpal ligaments and TFCC.Rofo 2004 May；176 （5）： 664-7.
三维成像篇3
关键词：三维成像声纳；水下工程；应用
前言
影响海洋工程质量安全的因素有很多，一般将这些因素分为两种，一种是水上结构部分，使用一些常规技术即可排除水上部分的安全隐患，包括触摸、观察、NDT检测等，另一种是水下结构部分，受到环境的限制，使用常规技术无法排除水下部分的安全隐患，这部分隐患不仅难发现、难处理，而且随着日积月累，微小缺陷可能会逐步扩大，最终导致极大的破坏，三维成像声纳技术就能够有效解决这一问题，高效检测海洋工程水下复杂结构部分的安全隐患，保证海洋工程水下施工的安全、稳定运行。
1 三维成像声纳系统概述
1.1 系统的构成与具体功能
三维成像声纳系统由三部分构成，其一是声纳头，其二是电脑终端，其三是电源和设备安装支架，其中声纳头有两个阵，一个是声纳阵，声波信号沿着锥形方向发射出去，另一个是接收阵，该阵由若干个水听器传感器组成，接收返回来的声波，最终目标物的三维***像会在电脑终端显示出来，测距的范围一般在1米至150米，***像更新的速度可以达到每秒20次。声纳头的布局有两种形式，一种是靠岸加固，另一种是随船移动，具体布局形式根据周围环境以及检测对象的特征确定。而在一般的海洋工程中，经常使用的是二维声纳Seaking DFS，声纳头的布局有所不同，一般都是固定安装在ROV（水下机器人）上，通过对水下机器人的操控实现对声纳头位置的控制，随着海洋工程的进一步发展，人们对声呐技术提出更高要求，将三维声纳应用于海洋工程中，通过声波信号的发射与收集，形成具有较高分辨率的***像，不仅能做到实时成像，***像还可以被缩放、旋转和移动，为水下施工过程提供准确、完整的信息[1]。
实际操作过程中，技术人员可以通过调节软件参数来获取每组***像对应的坐标和距离等具体信息，为了做到实时观察，获得更好的探测效果，可以根据实际情况合理调节声纳头的角度，可以调节发射角，也可以调节接收角，这样就打破传统探测系统的探测局限性。但是要注意的是，三维成像声纳系统在工作时要保证设备静止，该系统在***工作时不能做到行进过程中的连续探测，因此即使设备随船移动，也要将其固定在船舷上，并且不在行船时探测，如果风浪较大，船体不稳定，探测质量就会受到影响，为了解决这一问题，最好在系统中加入另外两个系统，一个是GPS定位系统，另一个是姿态稳定系统，对目标进行准确定位，实现连续探测，有效提升系统在使用过程中的稳定性。因此，将GPS定位系统以及姿态稳定系统安装在ROV上，就能够解决探测稳定性、连续性差的问题，实现ROV三维声纳深水探测。
1.2 二维成像声纳与三维成像声纳的对比
二维声纳技术主要用于水下目标的探测、定位以及识别，该技术的基础也是声波学，但是最终获得的是目标物在距离和方向上的二维***像，与二维声纳技术相比，三维成像声纳具有以下特征：首先，该系统能够实现水下实时探测，并将复杂的3D结构完整、准确的呈现在电脑终端上，***像比二维结构更加立体、清晰；其次，系统将水下探测、跟踪以及成像三项工作融为一体，只要没有超出探测范围，就能够实时获取三维***像；最后，该系统利用声波原理，因此不会受到水质的影响，即使水下能见度为零，系统也可以正常工作，且成像质量完全不会受到影响[2]。
2 三维成像声纳在水下工程中的具体应用
2.1 三维成像声纳的常规应用范围
目前，三维成像声纳技术在水下工程中的应用非常广泛：第一，可以利用该技术进行水下结构安全检测，排除安全隐患；第二，可以检查水下的堤防护坡，根据***像判断防护坡是否被破坏；第三，检查河道底部积淤状况，为后续清淤工作做好准备；第四，可以为沉船事故的搜救工作提供支持；第五，可以利用该技术开展水下考古工作。总而言之，系统可以完成所有水下探测工作，使人们准确掌握水下工程现状，做到工程结构数据的实时读取，同时，系统可以利用绘***软件绘制出工程结构的断面***，这样水下施工作业的准确性就大大提高了，总而言之，该系统可以应用于各类水下工程探测中，有效保证水下工程建设和运行的稳定性[3]。
2.2 三维成像声纳在海洋工程中的应用拓展
随着三维声纳、ROV水下机器人、工程船DP系统的飞速发展，在海洋工程领域，三维成像声纳的应用越来越广，为安装施工带来了更大的便利。具体可归纳为以下几方面。
2.2.1 海洋工程结构安装施工中的应用
在进行海洋工程水下结构吊装作业时，由于水下环境的能见度不高，通过ROV水下机器人摄像头监控往往效果不佳，不能实时掌握吊放状态。如采用三维声纳成像技术对作业过程进行观察，作业位置及机械装备会反射系统发射出的波束信号，并将声音信号转化为电信号，这些电信号传输到声纳控制单元以后，操作软件就会将信息转换成***像，显示吊放作业全景过程，把握结构物吊放姿态，并通过计算机的模拟功能，与理论数据进行对比，指挥人员可以以此为依据对作业过程进行指挥，提高安装施工的效率和精度。
2.2.2 海洋工程海底线缆路由探查中的应用
在安装水下工程中的附属管线时，要对安装环境进行检查，利用三维成像声纳技术检查水下环境，可以清晰的看到海底地形以及各个岸坡的分布情况，明确该地区的海底环境是否适合铺装海底线缆，并可依据三维数据提前进行挖沟及悬跨处理的方案设计，缩短设计周期。安装结束以后，仍可使用该技术对安装结果进行检查，确保安装位置正确，安装结构没有出现错误，如果三维***像与设计不符，说明安装存在问题，要找出问题所在并及时调整，问题解决以后重新探测，直到合格为止[4]。
2.2.3 海洋工程结构质量检查中的应用
为了保证海洋工程的质量，一般要定期对海洋工程中重要结构进行检查，主要包括导管架、海底管道、电缆、管汇、基盘等。例如导管架，每隔一段时间就要进行整体结构外观检查，对于简单结构，往往是通过ROV水下机器人的摄像头进行查看即可。对于较复杂的导管架结构，ROV为防止脐带电缆缠绕，不能进入内部检查，都是通过潜水员进行人工检查，不仅效率低而且成本高。使用由ROV搭载的三维成像声纳，对导管架进行探测，根据探测结果获得原始扫描数据，并根据实际需要对这些数据做出处理，得出相关信息，包括长度、宽度以及深度等，将这些信息与原始设计资料对比，判断这些结构的质量是否满足要求。
3 结束语
三维成像声纳技术应用了声学的基本原理，利用声波的发射和收回获取目标物的三维***像，同时能够实时读取坐标等关键数据，不会受到水质以及风浪等外界因素的影响，因此被广泛应用于水下工程中。文章简单介绍了三维成像声纳系统的构成、功能、优势以及应用范围，并分析了其在海洋工程安装及质量检查的具体应用。
参考文献
[1]李斌，金利***，洪佳，等.三维成像声纳技术在水下结构探测中的应用[J].水资源与水工程学报，2015，8（11）：184-188+192.
[2]戴林***，郝晓伟，吴静，等.基于三维成像声纳技术的水下结构探测新方法[J].浙江水利科技，2013，12（15）：62-65.
三维成像篇4
摘要 目的 科学评估最大密度投影（ mip）法三期胰周血管三维成像胰周主要血管显示率及显示程度。方法 收集40例胰腺ct平扫正常人，于三期分别行mip法胰周 血管三维成像，评估胰周主要血管的显示率及显示程度。结果 胰周主要血管的显示率均大于等于95％，显示程度评分大于 等于2分。结论 mip法胰周血管三维成像能够较清晰显示胰周主要动脉和静 脉的形态、位置和走行。
关键词 增强；多层螺旋ct；血管造影术
1 材料与方法
1．1 临床资料 收集我院2004年9月～2005年1月ct平扫，胰腺正常且胰腺 及腺周血管显示清晰者40例。采用toshiba asteion msct（多层螺 旋ct），先行胰腺ct平扫，再行延迟25s、40s、60s全胰薄层增强扫描，即三 期扫描。三期包括：（1）动脉期（arterial phase，ap），（2）胰腺 期（pancreatic phase，pp），（3）门静脉期（portal ve nous phase，pvp）。层厚3．0mm，螺距6。造影剂使用优维显300 （300mgi／ml），用量2ml／kg，注射流率3ml／s，用高压注射器经肘静 脉团注。
1．2 读片记录 三期扫描获得的原始数据以1．5mm间隔重建后，传递到工作站，通 过最大密度投影法行胰周血管三维成像，由三名副主任医师资格以上的放射科医生采用双盲 法共同判断和评估胰周主要血管显示率并进行显示程度评分。胰周血管显示程度评分标准参 照文献报道［1］。
1．3 统计分析 由统计软件包spss11．0完成，以p＜0．05作为有显著 性差异的标准。
2 结果
表1 mip法胰周主要血管显示率及显示程度评分结果（略）
注：ct腹腔干，sa脾动脉，cha肝总动脉，pha肝固有动脉，sm a肠系膜上动脉，gda胃十二指肠动脉，ra肾动脉，pv门静脉，sv脾静脉，smv 肠系膜上静脉。
可见，动脉期mip法msct胰周血管三维成像可较清晰的显示腹腔干及其主要分支 、肠系膜上动脉、肾动脉的位置、形态和走行。门静脉期、胰腺期mip法胰周血管三维成 像可较清晰的显示门静脉、脾静脉和肠系膜上静脉的位置、形态的走行。在显示程度评分上 ，动脉期与胰腺期、门静脉期未见显著性差异，p＞0．05，t值分别为0．0 00和1．800。
3 讨论
msct胰周血管三维重建技术的价值和限度 螺旋ct血管三维重建技术是一种无创 性的血管成像技术，msct能在短时间内进行较长范围的容积扫描，又能获得高质量的重 建***像［2］，使这一技术呈现出前所未有的应用前景。其主要方法有vr、mip 、sd三种。其中，vr是较高级形式的三维重建技术，其应用价值已趋于共识，但其对密 度变化不敏感。mip可真实反映充盈造影剂的血管腔的形态结构，类似血管造影，在多层 螺旋ct血管三维成像中应用不如vr法广泛，其价值有待进一步研究。本次研究结果提示 ：mip法msct胰周血管三维成像可较清晰的显示胰周主要血管结构，且对密度变化敏 感，无意中发现了许多血管壁的钙化。文献报道［3］mscta能提高判断胰腺癌 侵犯胰周血管的准确度，为胰腺肿瘤术前***方案的正确制定提供有价值的信息。另有文献 报道［4］mscta在肠系膜缺血的诊断上也取得了一定的进展。可见，msct 胰周血管三维成像技术作为一种无创性的血管检查方法，能够较清晰的显示胰周主要血管结 构，有望为胰周血管性病变提供有价值的信息，取代有一定风险的诊断用dsa，具有很好 的应用前景和实用价值。
本次研究胰周细小动静脉的显示效果欠佳，难以清晰、完整的显示胰头动静脉弓。而胰 周小血管受侵的评价对胰腺癌可切除性的判断也十分重要［5］。胰头癌往往最先侵 犯这些结构，能早期准确识别其异常有助于胰腺癌的早期诊断和正确分期，为临床***方案 的正确制定提供依据，可见胰周血管三维成像也有一定的应用限度。mcnulty［ 6］报道cta可完整显示胰十二指肠上动脉与胰十二指肠下动脉吻合成的动脉弓。另有 报道［7］认为多层螺旋ct血管成像可以显示门静脉主干及其属支，甚至胰头静脉 弓的细小血管如胃肠干、胰十二指肠上前后静脉也可明确显示。此次研究胰头动静脉弓显示 不佳，分析原因可能与扫描层偏厚及所用的设备、软件和人种上的差异有关。但随着msc t技术的发展，扫描参数的优化，软件的开发，msct胰周血管三维成像必将成为一种更 实用技术，广泛应用于临床。
参考文献
1 李卉，曾蒙苏，周康荣，等．多层螺旋ct胰腺检查：多期增强扫描的最 佳延迟时间研究［j］．中华放射学杂志，2004，38：287．
2 hui hu．multislice helical ct：scan and reconstruction［j］．med phys，1999，26：5 ．
3 horton km，fishman ek．multidetector ct angiography of pancreatic carcinoma：par t ⅰ，evaluation of arterial involvement［j ］．ajr，2002，178（4）：827．
4 chou ck．ct manifestations of bowel isc hemia［j］．ajr，2002，178（1）：87．
5 龚静山，周康荣．螺旋ct双期扫描对胰腺癌分期的评价［j］．国外医学?临床放射 学分册，2001，24：153．
三维成像篇5
关键词： LED；非成像光学；三维照明
中***分类号：TD625 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）04-0029-02
0 引言
LED具有节能、环保、高效、寿命长及耐恶劣环境等优势，即将成为新一代照明光源。在电子信息产业的带动下，LED市场近几年一直保持着稳步增长的发展态势，包括背光源、信息显示、交通信号灯、汽车用灯以及半导体照明等。目前市场份额几十亿甚至有的上千亿，其中半导体照明应用最为广泛、潜在市场最大，根据其范围可以分为以下几类：室外景观照明、室内装饰照明、专用照明、安全照明、特种照明、普通照明等。
传统的成像光学设计更注重成像过程中***像信息的保存，对光源能量的分布则放在次要的位置。LED光源体积小，其光强分布随出射角的增大而迅速衰减，可以近似视为郎伯光源，要达到给定区域内的光照效果，必然中心部位光照过强，这样就造成不必要的光损耗，而且还不利于人眼健康。在高效节能的今天，这样的光源很难满足现今人们对照明的要求，需要根据不同的应用场合来调整LED的输出光强，这样的光学设计属于非成像光学范围。
不同维度的空间中非成像光学面临的问题具有不同的难度。二维空间的非成像光学主要研究具有一定对称性的，如旋转对称和平移对称的光学系统，只要求解二维轮廓线然后将其旋转或者平移获得相关的光学曲面。虽然对称性对非成像光学问题进行了一定的简化，方便了求解，但是对称性本身就会制约传输效率的进一步提高，而且对于给定非对称的照明区域，该方法已不再适用。因此，需要从根本上解决能量传输效率及能量分配的问题，目前非成像光学主要面临的是如何将求解空间拓展到三维领域，设计不具有对称性的光学系统。
1 非成像光学研究现状
非成像光学是20世纪70年代以来逐步从国外发展起来的，是专门研究光线能量传输问题的一门新的光学理论。与传统成像光学相比，更加关注能量的传输效率及其在空间和方位角的分配，能够使用一个给定的光源在一个目标屏幕上面形成特定的照度分布。
非成像光学最开始是研究太阳能的收集问题，也就是光线耦合问题，当时主要的研究人员有美国芝加哥大学Fermi研究所的R.Winston和O'Gallagher.J；伦敦大学帝国学院Blackett实验室的W.T. Welford。随着非成像光学的不断发展，20世纪80年代末，关于能量收集和控制的理论体系逐步完善，为了解决如何将郎伯光源转换成具有一定发射角的光束并且无杂散光的问题，产生了边缘光线理论—the edge-ray method，随后便出现了基于非成像光学的太阳能收集器——非成像聚光器以及具有高度对称的球面反射器[1-2]。在能量收集和传输效率方面都远远超过传统的光学成像器件。
定光分配是非成像光学的另一分支，与光线耦合不同的是，定光分配是指如何按照需要分配光能以及设计特定的照明光学系统以满足实际应用。按照设计需求，可以将其分为二维旋转对称设计和三维给定光分配设计。20世纪90年代，R.Winston和H.Ries等人开始定光分配开展研究，设计的反射器是根据构建一个入射角函数来控制特定的光能分布[3]。21世纪初，随着非成像光学引入照明系统，越来越多的人逐渐介入光能的分配和照明系统研究当中，著名的有亚特兰大爱慕理大学数学与计算机学院的V.Oliker，他发明的反射镜系统可以在近场的条件下，根据给定设置的目标可以调整和改变点光源的照度分布，此方案不仅适用于照度表面是二维旋转对称而且适用于三维自由曲面[4-6]。
三维给定光分配设计是相对于二维旋转或对称设计而言的，光学模型要比二维设计复杂得多，虽然缺乏通用的方法，但是目前也有几种方法可以获得近似解。随着半导体技术的不断发展，具有郎伯光源特征的LED逐渐引入照明行业，理论和实践证明，将三维定光分配应用到LED照明光学系统的设计上是可行的。国内对非成像三维定光分配的研究起步较晚。2007年，以清华大学电子工程系集成光电子学国家重点实验室罗毅教授课题组为主研发的LED路灯突破了严重的技术瓶颈，其实际光照为矩形而且分布均匀，这是当时国内利用非成像理论进行光学系统设计的顶端技术水平[7-8]。
值得指出的是，目前基于非成像的LED光学系统的研究主要是应用于近距离均匀照射，其光照不超过十几米，不适用于更远距离给定光能分配的场合。而且光照距离越远，光学设计人员为了达到预测的效果而造成光源浪费就越能体现出来。例如LED汽车前照灯，目前国内外技术还不成熟，光学系统的设计还有待改进，利用非成像光学知识，如果能够合理的放置光源，有力地控制所需的光源数目，并且根据光照面不同需求来分配光能，不仅能够有效地解决大功率LED的散热问题，而且还降低成本，增强光照效果，还可以确保行车安全，减少事故发生的几率。
2 LED非均匀光学设计研究现状
非均匀照明是指在给定照度区域内光强的非均匀分布，对于光能非均匀分布的研究，是大功率LED引入汽车照明后近几年才开始发展起来的。2005年皇家飞利浦的一项发明专利中，对这个问题进行了初步探讨；斯坦利电气在“LED技术研讨会2007”上，也对此做了特别强调。
以典型的汽车前照灯为例，为了避免近距离车辆在车灯的照射下不刺眼，越是靠近车辆前方的道路区域，发射光强应越低，在规定光照距离最远处光照应保持高强度状态，但是对于近似朗伯分布的LED照明光源而言，理论上都是距离光源越近，光强越强，随着光照距离的加大，光能迅速衰减，这样的光源显然不符合车灯照明的要求。由于大功率LED应用在汽车前照灯上还有很多问题要解决，目前还没有LED的前照灯可以100%满足ECE（光能非均匀分配）中关于光型的分布标准，很多公司都在做这方面的研究工作，例如日本小系（Kotio）制作所、德国OSRAM、奥迪、上海通用汽车公司等。
3 系统设计实例
下面简要介绍一种系统设计思路，以汽车前照灯光学系统为例，光源发出的光线要处在一定的水平角度或者垂直角度上，光照面可以是***1所示形状。
***1中长边d为标准路面照射宽度，短边h为标准水平照射高度。根据以上光照面，可以大致确定LED模组的排列方式，如***2所示。
其中每一个长方体代表一个LED单位，按照上***排列方式组成不同的LED模组，LED单位之间的距离由光照面分配光能以及封装面的材质所决定。a为均匀排列，其光照面近似为矩形；b1、b2、b3、b4为非均匀排列，其光照面近似为梯形；c为交错均匀排列，其光照面近似为平滑矩形。
非均匀分布由于是路面照射，必定有一部分光是平行出射，这就需要光照距离尽可能达到汽车行驶要求（一般为50-70米），LED光源近似朗伯分布，为了远处的光能够平行出射，需要对光线进行准直。因此，能够达到准直效果的元件或者准直透镜与反射面折射面一样也是该光学系统必不可少的组成部分。
本系统采用近光远光组合设计，与***3（A）中一般的LED封装设计思路不同。***3（B）与***3（C）是本系统拟采取的封装结构示意***。对于远光而言，输出光线由四侧不规则准直面与折射透镜所控制，如***3（B）所示；对于近光而言，输出光线由上侧不规则准直面，三侧反射面及折射透镜共同决定，如***3（C）所示。
准直面的不规则度、反射器件、折射透镜的材质与光强的分布、LED的功率及排列位置有关，如果有必要，则可以考虑附加其它的光学配件。
此外，利用非成像理论来设计LED三维照明系统，设计还具有足够的灵活性，并且能够控制光源各个角度出射的光线，解决在远距离的情况下光照面比较复杂时给定光分配的问题。
参考文献：
[1]W.T. Welford， R.Winston. Two-dimensional nonimaging concentrators with refracting optics[J].JOSA， 1979， 69（6）： 917-919.
[2]R.Winston. Nonimaging optics [J]. Solar Today （United States）， March 1991：76-81.
[3]R.Winston， H.Ries. Nonimaging reflectors as functionals of the desired irradiance [J]. Journal of the Optical Society of America A （Optics and Image Science）， Sept. 1993，10（9）： 1902-1908.
[4]V.Oliker. Freeform optical systems with prescribed irradiance properties in near-field [C] //Contract Proceedings 2006. International Society for Optics and Photonics， 2006： 634211-634211-12.
[5]V.Oliker. Geometric and variational methods in optical design of reflecting surfaces with prescribed irradiance properties[C]//Optics & Photonics 2005. International Society for Optics and Photonics， 2005： 594207-594207-12.
[6]J.C.Mi■ano， J.C.Gonzalez. New method of design of nonimaging concentrators[J].Applied optics，1992，31（16）：3051-3060.
三维成像篇6
【关键词】二维超声；三维超声；二维联合三维超声；诊断；***癌
近几年，在食品安全问题、人们生活习惯、社会压力等因素的综合影响下，我国的癌症患者曾不断上升趋势，其中***癌占癌症比例的8%左右，且呈逐年递增趋势，是目前女性常见的恶性肿瘤之一。对我国***癌患者进行统计，其主要集中在北京、上海、广东等经济较发达地区，目前，***癌已排至女性恶性肿瘤的前三位。但是，目前在医学方面尚无一个较牢靠的方法进行***癌疾病的有效预防及***，那么能否尽早的发现***癌并进行及时的***诊断与患者生存率紧密相关。近年来，随着科技的进步，医疗设备得到了快速的发展，在此背景下，一种能够有效诊断***癌的二维超声及三维超声成像技术应运而生，此技术的诞生能够在早期检查出***癌，故其在***癌的预防问题上具有重要的现实意义。
1.***癌的概念及其界定
上世纪七十年代，一些西方国家开始从临床角度对***癌的预后进行探讨，并提出了***癌的概念。但是，我国在***癌的界定问题上与国内一直存在较大的争议，1992年，我国将0.6～1.0cm的肿块界定为***癌判定标准[1]，但是目前在一些国外报道中，***癌的界定大多以直径≤2 cm为准[2]。
2.***癌的发病特点及其临床意义
***癌患病率近年来一直居高不下，曾有外国学者[7]对280 例已进行手术的***切除体进行统计分析，174例为***癌，其中57例***癌直径在2.0cm以下，117例在直径2.0cm以上。从现代医学观上看，***癌的扩大生殖需从单个细胞***开始，至少经过近40次的倍增，才能发展到临床上所说的小肿块，其繁殖期大约为3年，在此时期，癌细胞有充足的时间进行转移。有学者[3]认为，当***肿块直径在2.0cm以上时，一般情况下均可能影响到其它组织细胞，同时还会转移到淋巴组织，在这种情况下，即使进行了手术，但***癌的术后复发几率较大。同时，若患者肿瘤直径诊断出在2cm以下时，无论淋巴组织是否发生转移，其5年总生存率可达91%。目前，***癌肿块的大小已经成为了当今国际癌症协制定的***癌TNM 分期系统中的主要因素之一，故其对早期发现并进行***癌预防具有重大的现实意义。[4]
3.影像学中对***癌的诊断方法
目前，在***癌诊断中主要运用的检测技术有X 线检测、超声、MRI、CT等，以上几种检测技术在***癌诊断中具有重要的作用，本章节分别对以上几种检测手段进行介绍：
（1）***钼靶X线检测。该X线具有高超空间分辨力，对一些细微区域有良好的显现效果，尤其在一些初级病变及细小钙化部位显现效果突出，但其不易发现被掩体遮挡的致密度较高的肿块。大量研究表明，使用***钼靶X 线在密度较高的中对***癌进行检查，其检出率不高 [9]。
（2）MRI检测。该检测手段在软组织分辨方面表现尤为突出，并能有效判定淋巴结是否发生转移，能够弥补临床检查及钼靶X射线在隐性区域检出率较低的不足。其缺点主要表现为特异性不高、检测过程复杂、价格较高、空间判断力低。[5]
（3）CT检测。该检测手法分辨率高，在扫描诊断方面有较好的增强作用，其优势主要表现在对0.4cm以下的***肿瘤有较高的分辨力。其缺点主要表现为耗时长、操作复杂、费用高、射线暴露多等等，故其难以成为在***癌诊断方面的主要检测方法。[6]
（4）超声检测。该超声检测具有实时性强、检查区域广、放射性极低，重复性高，这在各年龄段***癌患者检查方面具有较高的适合性，弥补了其它检测方法的不足，给患者带来了福音。同时，三维超声检测改善了以往超声在***面检查方面检测困难的问题，能够更准确的扫描出***面情况，有效呈现具有恶性肿瘤特性意义的“星芒征”，提供了更细致、更具体的形态学空间模式。它能够立体的呈现三维血流***像，多方位显示丰富的、延伸的血管三维***，最大程度的提供了鉴别***癌肿块的信息，具有重要的临床意义，极大提高了***癌诊断的准确性。[10]
4.三维超声联合二维超声在***癌检测中的应用
4.1 ***癌二维超声诊断的主要特点
（1）***癌肿瘤具有边界不清的特征
因其主要以浸润性生长方式进行繁殖，二维超声***像大多在外形上表现不规则，主要表现为刺须装、边界模糊，包膜完整性不足，周围通常具有高回声晕。曾红艳等[10]对180例***肿块进行排查，其中直径在1cm以内的的癌灶边缘多呈刺须状，对于直径在1cm以上的癌灶周边多呈现恶性晕状，或刺须状与恶性晕状共存。王迎等[11]对59例***肿块进行分析，其中直径在2cm以上的结果显示恶性组纵横比、周边模糊或刺须状、肿块内团状沙砾化发生率比良性肿块高出许多，也有研究[13]表明，当肿瘤较小时，良恶性肿块的二维声像***有时有很多交叉，其中存在少量恶性小肿块的边缘极为光滑且完整的现象，同样也存在一些良性肿块边缘模糊、形象不规则的情况。
（2）纵横比>1
恶性肿瘤纵横比大多都大于1，这是因为恶性肿瘤细胞在纵方向两端的癌细胞***速度远大于中心相对处于静止期的癌细胞***速度，故其常表现出周边突破腺体组织层往纵向生长的趋势，造成前后径向生长相对迅速。因此，***肿块纵横比大于1是表现肿瘤良恶性的另一个重要特征[12]。
（3）轻微钙化
一般情况下，恶性肿块区域会呈现轻微钙化现象，这是因为其区域内存在营养不良现象，从而造成灶内细胞无法存活，而部分磷酸根从细胞内核酸分解出来，分解出来的磷酸根在细胞内钙离子及碱性磷酸酶的综合作用下生成磷酸钙盐，该钙盐为沉淀物。大多情况下，超声***像上***癌内部大多表现为均质低回声，部分在低回声的特征下能察觉到固体小颗粒状小强回声点。大量临床试验表明，微小钙化是诊断***癌最主要的依据。[13]
4.2 ***癌的三维超声诊断主要特点
（1）三维超声主要有机械式、手动式、二维超声换能器三种采集方法。在以上几种采集方法中采集速度最快的数二维超声换能器采集，是目前医学界广泛认可的具有较好发展前景的超声成像技术。
（2）三维重建容积成像的主要技术包括两种，分别为表面成像及透明成像。表面成像主要用在评估物体表面结构方面，能够得到空间性较详细的肿瘤表面信息；透明成像技术的运用不仅能够将脏器内部回声较强的部位较好的显示出来，又能够将组织边缘的灰阶信息有效保留，这能够让重建结构获得良好的空间感及透明感，对透明度进行强度调节能够有效显示出想仔细观察部位的结构及组织特征。三维超声技术是目前最先进的成像技术，它能够清晰展示出可疑结构的整体轮廓、表面特征，并采用目标移动诊断并进行病灶定位，能够对***肿瘤内部结构及外部形态进行清晰呈现，包括肿块体积、内部回声及肿块周边情况，以及肿瘤周围组织联系，从而加大了良恶性***肿瘤的诊出几率，为临床医生提供了更加准确完善的信息，以便其更好的制定出手术方案。[14]
综上所述，***癌的恶性病变表现不明显，大部分为早期病变，容易在诊断上出现漏诊现象，故对此较好的办法只能进行早期的***良恶性辨别。目前，在***癌诊断方面最主要的检查方法便是二维超声及三维超声检测手段，在二维超声检测的基础上再进行三维超声检测，这对早期***肿块的良恶性辨别具有极其重要的作用，笔者建议临床医师对***肿块采用穿刺活检或跟踪随访。
参考文献
[1]中华人民共和国卫生部医***司编.中国常见肿瘤诊断规范（第8分册）[M].北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社，1992：58-59.
[2]张家庭，李泉水，李征毅，等.早期***癌的超声诊断探讨[J].中国超声医学杂志，2008，8（24）：701-711.
[3]Bery WA，Gilbreath PL.Multicentric and multifocal cancer：whole-breast US in preoperative evaluation[J]. Radiololgy，2000，214（1）： 59-66.
[4]张苗苗，周晓东，何光斌，等.***癌66例声像***特征分析[J].陕西医学杂志，2007，7（36）：857-858.
[5]Bassett LW.Demographic analysis of calcificatious，Radio Clin North AM， 1992， 30（1）：93-290.
[6]Holland R，Veling SHJ，Mravunac M.et al.Histologic multifocality of Tis，T1-2 breast carcinomas：implications for clinical trials of breast-conserving surgery.Cancer， 1985， 56（5）：979-990.
[7]Carter CL.Allen C，Henson DE.Relation of Tumor Size，Lymph Node Status，and Survival in 24，740 Breast Cancer Cases[J]. Cancer， 1989， 63：181-187.
[8]黄华乔，徐建萍，徐立江.***小肿块钼靶X线与超声影像分析[J].现代实用医学，2009，21（4）：335-336.
[9]姜北海，李南林，王岭.超声检查和细针穿刺细胞学检查对***癌术前诊断的意义[J].现代肿瘤医学，2009，17（2）：254-255.
[10]曾红艳，赵勇，曹永***，等.***癌彩色多普勒超声诊断的影响因素分析[J].中外医学研究，2011，9（1）：46-48.
[11]王迎，陈小燕.***癌高频声像***及血流显像分析[J].临床和实验医学杂志，2009，8（1）：57-58.
[12]李金娥，于国放，张志文，等.直接与间接征象对***癌诊断价值的分析[J].中国现代普通外科进展，2011，14（5）：414-416.
[13]蔡永***，张蕾.高频彩色多普勒对***癌的诊断价值[J].中国现代普通外科进展，2003，6（3）：190-190.
三维成像篇7
关键词：多层螺旋CT三维成像；X线平片；肋骨骨折；检出率
肋骨骨折属于胸部创伤中一类非常多见的骨性损伤，在胸廓骨折中占90%左右，儿童的肋骨存在一定弹性，不容易出现骨折，但是成人和老年人的肋骨弹性降低，容易发生骨折。多层螺旋CT三维成像技术，能够清晰、立体性并且全方位显示患者骨折的位置和形状，为手术方法提供里有力的依据[1]。本文选取胸部存在明显外伤患者资料62例实施回顾性分析，患者分别进行多层螺旋CT三维成像和X线平片检查，比较两种检查方式的检出率情况，现将具体报告汇报如下。
1 资料与方法
1.1一般资料 选取2014年2月～2015年2月胸部存在明显外伤患者资料62例实施回顾性分析，62例患者中男32例，女30例，患者年龄在22～73岁，平均（44.29±12.57）岁；引起患者受伤的因素包括击打、交通意外、跌倒、刺伤、坠落以及剧烈咳嗽等；62例患者首先进行X线斜位片和后前卫平片摄取，按照X线平片摄取怀疑为肋骨骨折，但是仍旧需要明确骨折程度和合并症情况，需要实施多层螺旋CT三维成像对患者肋骨骨伤情况进行明确诊断，患者的主要临床表现为包括胸部疼痛和呼吸困难。
1.2方法 多层螺旋CT三维成像检查方法：患者取仰卧位，将双臂举过头部，实施扫描定位片，将患者的肩峰作为基线，扫描到肋弓下缘，将扫描参数设定为160mAs、120Kv，扫描间隔为3.0mm，在RECON模式下进行重建，一次重建对患者的软组织损伤程度进行观察，二次重建对患者骨结构进行观察[2]。***像处理一共分为四步：在3D模式之下，调入***像，将操作平面设置为矢状面***像，实施1mm重叠重建，将数据进行存储；在BROWSER界面下调整到3D，实施***像后处理，将无关组织进行删除；在Viewing界面下调入***像，通过骨窗进行观察，明确骨折出现层面，将层面主要参考组织进行标记，作为实施三维定位***像的主要依据[3]；在3D模式之下调入***像，按照患者横断面骨窗***像为骨折依据，将矢状位和***位轴线中心在患者骨折位置进行固定，记录矢状位和***位***像中患者肋骨位置和序数，观察患者骨折断端的错位情况，通过曲面重组按照肋骨走行观察肋骨的整体形态，诊断是否存在细小骨折[4]。
1.3观察指标 记录和比较患者多层螺旋CT三维成像和X线平片的诊断结果。
1.4统计学处理 采用SPSS10.0软件处理实验数据，计量资料使用（x±s）表示，实施t检验；计数资料使用χ2检验。其中将P
2 结果
患者通过多层螺旋CT三维成像检出率明显高于X线平片检出率（P
3 讨论
胸廓结构是由12节腰椎和12对肋骨胸骨组成，肋骨显示为后高前低倾斜位，将腰椎以及胸骨连接，前肋处于软骨连接胸骨，软骨的弹性相对比较好，外力作用于胸廓可以起到缓冲的效果，不完全骨折一般发生于腋肋以及前肋位置[5]。X线平片可以显示很多肋骨骨折位置，但是针对轻微骨折、外侧皮质断裂、内侧断裂、轻微隆起以及凹陷的诊断难度比较大，对于比较小的撕脱骨折诊断难度更大。多层螺旋CT三维成像技术的推广拓展了骨骼肌肉系统内实施CT检查的范围，优越性以及功能性非常强大，多层螺旋CT三维成像技术主要指的是在二维CT检查的基础之上进行重建，使用3D软件进行调像，能够通过多角度实施观察，保留影像[6]。通过对本文的研究显示，62例患者通过多层螺旋CT三维成像检出率明显高于X线平片检出率，由此可见，针对肋骨骨折患者实施多层螺旋CT三维成像进行诊断存在一定的优势，能够作为X线平片的补充诊断，具有临床推广价值。
参考文献：
[1]王淑丽，王林森，孙鼎元，等.多层螺旋CT在肋骨微细骨折诊断中的应用价值[J].中华放射学杂志，2011，7（12）：89-90.
[2]李云卿，高光峰，刘连杰，等.多层螺旋CT不同重建方法在诊断肋骨骨折中的对比研究[J].中国CT和MRI杂志，2013，11（04）：224-225.
[3]Tsai IC，Lee MC，Chen MC，et al.Visualization of neonatal coronary Arteries on multidetector row CT：ECG-gated versus non-ECG-gated technique[J].Pediatric Radiology，2012，3（01）：115-117.
[4]Cademartiri F，Luccichenti G，Van Der Lugt A，et al.Sixteen-row multislice computed tomography： basic concepts， protocols， and enhanced clinical applications[J].Seminars in Ultrasound CT and MR，2011，3（18）：38-40.
三维成像篇8
关键词：螺旋CT；三维重建成像；骨关节外伤；临床应用价值
Abstract：Objective To joint trauma patients for diagnosis and treatment in the application of spiral CT three-dimensional reconstruction imaging technology， and its clinical application value are analyzed and discussed. Methods From February 2013 to February 2013 treated in our hospital between a total of 240 cases of patients with bone injury， has obtained the consent of the patients themselves and their families on the clinical observation and research. By the nursing staff to the reconstruction of the image data with spiral CT scans and statistics collection， smooth and with the high resolution image， ultra-high algorithm to review and analyze the clinical data of patients. Results After CR， MPR and 3 d reconstruction based on image of SSD that exist in all 240 cases of the fracture， and the ability to accurately and stereo to show the patient. Conclusion In joint trauma patients for diagnosis and treatment of application of spiral CT three-dimensional reconstruction imaging technology has the ideal effects and clinical application value， worthy of its application in clinical and vigorously promoted.
Key words：Spiral CT； 3D reconstruction imaging； Joint trauma；Clinical application value
随着技术的不断发展，CT成像技术也得到了进一步的应用，螺旋CT具有着更高的扫描速度，能够对容积数据进行获取以及经过处理后有着更为强大的功能等特点，在当前的临床之中，螺旋CT得到了十分广泛的应用与认可，并且，螺旋CT的原始数据能够为三维重建与多面重建成像提供其所必须的数据。我院通过对240例骨关节外伤患者进行临床***与观察，取得了较为理想的实践效果，具体的报道如下。
1 资料与方法
1.1一般资料 选取自2013年2月～2015年2月在我院进行***的骨关节外伤患者共计240例，在征得患者本人与其家属的同意后对其进行临床观察与研究。240例患者之中有男152例，女88例，患者年龄在7～74岁，平均年龄为（26.3±2.5）岁，所有接受检查的患者均应用了多层螺旋CT以及X线的检查，并进行了三维重建分析，包括SSD，MPR以及VR，从患者出现外伤到进行CT扫描之间的时间间隔为2～12d。
1.2成像方法 240例患者中有164例患者在进行螺旋CT扫描前便拍摄了X线平片，均被确诊为骨折或者怀疑骨折患者。而后应用SOMOTAM Emotion 16螺旋CT机对患者采取螺旋扫描，在扫描的过程中，护理人员应保证机器运行的电流为250mA，电压为120kV，扫描的时间在6～12s，采集层的层距与厚度均为5mm，螺距之间的比例为0.75∶1，旋转的速度为0.8s/转。
1.3成像后的处理方法 ***像均采用薄层重建的处理方法，保证重建层的层距与厚度均为1.25mm，重建的方法为：VR（容积的重现）以及MPR（多平面的重组）。MPR其***面以及矢状面的***像能够从不同的方向对患者病变部位的周边结构关系以及立体的形态进行展现，VR***像旋转能够保证根据诊断与***之中的需要从各个不同的角度进行切割。
1.4观察方法 由两名或者多名具有着丰富经验的放射科医生对螺旋CT成像结果进行观察与分析，当所有医生或其中绝大多数的医生均保持同一意见后对结果进行记录。
2 结果
经诊断表明，24例患者为颅骨骨折，16例患者为上下颌骨骨折，12例患者为眼眶骨折，10例患者为股骨骨折，8例患者为附件骨和颈胸腰椎体骨折，8例患者为肋骨骨折，12例患者为肩胛骨骨折，12例患者为腓骨与膝关节胫骨平台骨折，10例患者为外踝、内踝及后踝三踝骨折，20例患者为盆骨骨折，6例患者为尺、桡骨上段与肘关节肱骨下端骨折，4例患者为足跗骨多发性骨折，8例患者为腕骨以及腕关节尺、桡骨骨折，另有4例患者疑似骨折并未确诊。经过X线检查的结果表明，有40例患者漏诊，其中包括8例鼻骨骨折的患者，6例上颌骨骨折的患者，4例颈胸腰椎附件骨骨折的患者，6例眼眶骨折的患者，6例肩胛骨骨折的患者，4例胫骨平台骨折的患者，2例肋骨骨折的患者，2例骨盆骨折患者，2例腕骨骨折患者。
但在经过了SSD，MPR以及VR的三维重建后，240例患者均被诊断出骨折，并且，通过三维成像能够十分准确并立体地将骨折线的走向，长度，关节面的具体形态，骨折的断端，游离小骨片的空间位置，大小以及其同骨折之间的关系详尽地展现出来，特别是当解剖结构较为复杂时，例如腕关节，眼眶以及颅面骨等部位来说，均能够在PMR的***像上十分清晰地呈现出来。
3 讨论
3D成像的技术主要有以下要求：为了能够获得更为理想的3D成像效果，应在对受检者进行扫描前提前设定出一个较为完善并科学的扫描方案，在定位***像上将兴趣区的范围标定出来，以此来避免在完成扫描后出现病变区并没能够完全地被包括的情况发生。
本次的研究结果表明，在经过CR、MPR以及SSD的三维重建后根据***像可以认为，240例患者均存在着骨折情况，并且能够准确并立体地对患者的病情进行展现，在对骨关节外伤患者进行诊断与***之中应用螺旋CT三维重建成像的技术具有着十分理想的临床应用效果与价值，诊断结果比较准确，保证对患者的***能够较为及时。
在应用螺旋CT三维重建技术时，有以下需要注意的事项：对3D重建技术进行应用之中，在对阀值的高低进行选择时要保持谨慎的态度，主要是由于对于展现的解剖结构的大小，形态以及表面的结构具有着较大的影响，例如阀值较高时，这虽然有利于对骨折线进行展示，然而对于骨皮质比较薄的含气结构来说，将会展现出许多小孔，当阀值较低时，对于骨皮质比较薄的含气结构虽然有着相对较高的展示条件，然而在对线性骨折线进行展示时便会出现不利的影响。因此，在应用3D重建技术时，应选取高低不相同的阀值来进行探讨与观察。
作为螺旋CT在轴位***像扫描之中的一个十分重要的补充，SSD与MPR重建技术的日益成熟是有着十分重要的临床价值的，在对骨折线的展现方面，MPR较之于SSD有着一定的优势，但在对骨折立体空间的关系进行展现方面SSD则具有着一定的优势，因此，在对骨关节外伤的脱位与骨折进行分析时，需要综合地从轴位CR，SSD与MPR***像进行考虑，这对于***科学合理的***方案有，提高对患者手术的成功几率有着十分重要的指导性意义。
参考文献：
[1]赵旭.螺旋CT三维重建成像在骨关节外伤中的临床应用价值探讨[J].中外医疗，2002.
[2]吕荷荣，刘克昌，项少梅.16层螺旋CT三维重建成像技术在骨关节骨折诊治中的应用[J].医学影像学杂志，2015.
[3]洪敏昌，张文英，周应平.多层螺旋CT维三维重建技术在骨关节骨折中的应用[J].实用医学影像杂志，2011，12（2）：102-106.
三维成像篇9
胆道梗阻是一种常见疾病，其最常见的原因为胆道结石。随着多层螺旋CT（MSCT）的临床应用及其三维胆系成像等后处理功能的完善，使之能更清晰的显示胆道结石的部位和程度。常用的方法有：最大密度投影（MIP）、表面遮盖法（SSD）、表面透明法（Raysum）、曲面重建（CPR）和仿真内窥镜（MSCTVE）。我们利用MSCT胆道三维成像技术检查了49例临床初诊胆道结石的患者，目的在于探讨MSCT三维成像技术对胆道结石的诊断价值，并对各种创造性技术特点进行比较研究。
1 材料和方法
1.1 一般资料:49例临床怀疑胆道结石的患者，其中男29例，女20例，年龄28-77岁，平均48岁，本组所有病例在行MSCT胆道造影前均做肝功、肾功等生化指标测定及胆红素测定，对总胆红素>87umol/L的病例我们不建议行胆道造影。
1.2 方法:本组胆道造影的方法为病人空腹8h以上，检查当日禁食水，在碘过敏试验阴性后，将50%的胆影葡胺20ml加入5%葡萄糖液体80ml中，于30min内滴完，自滴注起60min时开始扫描，如果为胆囊切除术后的病人则自滴注完毕后立即扫描，扫描前口服清水800-1000ml以充盈胃肠道。扫描方式为常规上腹部螺旋扫描，随后1.5mm薄层重建，进行三维后处理主要用MIP,SSD和Raysum显示胆道系统及结石，以多角度、多方位观察胆道内结石及胆道解剖结构。
2 结果
49例行MSCT胆道造影的患者，其中5例未显影，总胆红素>87umol/L，造影剂未进入肝内外胆管及胆囊。44例胆道显影的患者，其中单部位结石中胆囊结石23例，胆总管结石15例，1例为胆囊切除术后左右肝管分叉处结石2枚；多部位结石：肝内胆管多发结石3例，胆囊结石合并胆总管结石3例。本组胆道结石MIP的检率87%（13/15）SSD的检出率87%（13/15）Raysum的检出率93%（14/15）MSCTVE的检出率100%（15/15）。
3 讨论
3.1 多层螺旋CT胆道三维成像技术特点:MIP清晰显示胆道系统的立体解剖结构及空间分布情况，胆道内结石表现为充盈缺损，缺损区密度均匀；SSD可以多方位、多角度观察胆树形态立体感强，可清晰显示结石所造成的胆道内造影剂显影中断，但不能直接显示结石，可利用“切割”软件切除部分管壁而暴露结石。对阈值以下的末梢胆管显示不佳；Raysum***像显示的胆树为透明状，可显示结石的轮廓，对没有重叠的胆总管或胆囊结石轮廓显示清晰。
3.2 多层螺旋CT胆道三维成像技术的临床应用价值:诊断胆道系统结石的无创性检查方法有B超、CT、螺旋CT胆道成像、磁共振胆道成像。B超准备简单、操作便捷、费用低廉，但与操作者的经验有关［1］。MRCP用于胆道、肝脏多种外科手术前，如腹腔镜胆囊切除术、肝脏切除和部分肝脏移植［2］。胆管变异是胆管外科最危险的因素之一［3］。MSCT胆道三维成像可立体直观的呈现胆树形态，特别是涉及胆道的各种术前，也可用于胆囊切除术后复查的病人，特别是不适合做MRCP的患者。对于因肝硬化等疾病造成的肝功异常，胆红素增高和急性胆道梗阻造成胆道分泌功能减退，可致胆道造影剂充盈不佳，影响MSCT胆道三维成像结果，则是其不足之处。
参考文献
[1] Soto JA,Velez ***,Guzman J,et al.Choledocholithiasis:diagnosis with oral-contrsat-enhanced CT cholangiography［J］.AJR,1999,172（4）:943-948
三维成像篇10
[关键词] 孤立性眩晕；三维增强MR血管成像；脑血管狭窄
[中***分类号] R741.044 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742（2014）11（a）-0064-02
眩晕是对自身平衡觉和空间位象的自我感知错误，患者感受自身或外界物体的运动性幻觉，如旋转、升降和倾斜等[1]。眩晕是神经科门诊及急诊最常见的症状之一，临床多认为眩晕是后循环血管系统（椎基底动脉系统）斑块形成、动脉硬化、供血不足[2]。该院对老年患者孤立性眩晕行三维增强MR血管成像观察，研究分析孤立性眩晕是否存在椎基底动脉系统血管的供血不足。通过对该院2013年1―7月间收治的患者84例临床分析发现，孤立性眩晕患者后循环血管狭窄的几率较高，说明孤立性眩晕与后循环缺血紧密相关，现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取安徽省马鞍山市人民医院神经内科住院收治的临床表现为孤立性眩晕症状且行磁共振对比增强三维血管成像技术（3D CE-MRA）检查的患者84例。其中男36例，女48 例，年龄60～83岁，平均（71.12±11.12）岁。并存症：高血压病81例，糖尿病24例，糖耐量减低14例，高脂血症31例。既往脑梗死22例，神经症4例，脑外伤 1例，甲亢2例，干燥综合征2例，脑膜瘤1例，恶性胸腺瘤1例，冠心病3例，心律失常3例。伴随症状：视物旋转46例，自身旋转5例，呕吐27例，出汗6例，头痛9例，耳鸣6例，多虑、睡眠障碍4例，另有伴随颈部酸胀、眼胀、双手麻木。住院后检头颅MRI新发脑梗死15例，其中后循环梗死9例，前循环6例。另脑膜瘤2例。其他检查异常：肺功能中度阻塞性通气障碍1例，ENA多项阳性1例，HOLTER：窦缓1例，肺CT：实变、渗出或多发结节各1例，中耳***突炎1例。全部患者经抗栓、降脂，活血化瘀***，另抗焦虑***2例。经***好转46例，缓解37例，1例未好转。
1.2 纳入标准
①年龄≥60岁；②以头晕为主要或唯一症状，伴或不伴视物旋转、呕吐，无复视、耳鸣、面部麻木、肢体麻木或活动障碍、共济失调等任何神经系统症状；③发作性或持续性头晕，时间持续数秒至数周不等；④神经系统无新出现的阳性体征[3]；⑤颅脑CT除外脑出血；⑥入院后接受头颅MRI和三维增强MR血管成像检查。
1.3 研究方法
由神经内科专科医生询问患者的头晕症状特点、病程、发生次数、持续时间、伴随症状及相关危险因素，同时48 h内完成血糖、血脂、颅脑CT检查，住院期间完成患者未行头颅MRI或三维增强MR血管成像检查。
1.4 检查参数及***像重建方法
采用Siemens Symphony 1.5 TMR扫描仪进行临床检查。MRI采用横断面T1WI，T：WI和***面T2WI。T1WI用SE序列（TR 450 ms，TE 14 ms），T2WI用快速自旋回波序列（TR 4 000 ms，TE 92 ms）或反转恢复序列（TR 4 970 ms，TE 59 ms）。3D CE―MRA检查采用超快速三维梯度回波序列（3D FLASH[4]），对比剂为钆喷替酸葡甲胺（Gd―DTPA）0.2 mmol/kg，注射流率3 mL/s，行增强前后动脉期、静脉期3次扫描，每次扫描时间约10 s。***像减影后至Sgi工作站用3DVirtuos软件三维重建[5]。
1.5 血管形态评定标准
①正常；②狭窄；③单侧狭窄；④单侧严重狭窄>50%；⑤闭塞；⑥双侧狭窄；⑦动脉瘤；⑧血管变异： 交通前段缺如、椎动脉或基底动脉开窗、胚胎大脑后动脉、单侧瘤样扩张等[6]。
2 结果
2.1 前循环血管
共发现单侧狭窄动脉45例，双侧狭窄动脉67例，见表1。
2.2 后循环血管
共发现单侧狭窄动脉76例，双侧狭窄动脉29例，见表2。
3 讨论
随着磁共振临床应用越来越广泛，3D CE-MRA得以迅速发展，因其无创、简便、诊断准确率高、***像清晰等特点在临床血管成像中应用价值越来越大[7]。
3D CE―MRA通过静脉注入少量顺磁性造影剂，利用造影剂在血管内短暂高浓度状态形成明显缩短血液T1驰豫时间现象，配合快速梯度回波MR扫描技术的短TR效应，有效地抑制周围背景组织的信号，形成血管信号明显增高而周围静态组织信号明显受抑制的强烈对比成像效果[8]。原始***像经计算机处理形成类似X线片效果，通过多角度投影进行多部位立体显示血管***像，可早期发现病变，为临床诊断和***提供更多的信息。
该研究中对84例临床表现为孤立性眩晕症状的患者行3D CE-MRA检查发现，患者后循环血管单侧狭窄动脉为76例（90.5%），明显高于前循环血管单侧狭窄动脉的45例（53.6%），提示孤立性眩晕与后循环血管缺血紧密相关，对孤立性眩晕的临床***有重要指导意义。
[参考文献]
[1] 高凤兰，陈淑华.眩晕症的诊断与***研究[J].航空航天医学杂志，2012，23（12）：1462-1463.
[2] 郭永平.老年颈性眩晕的CT及X线诊断价值[J].中国当代医药，2012，19（18）：99，101.
[3] 蔡玉兵.反复检查对良性阵发性位置性眩晕的诊断意义[J].河北医药，2013，35（8）：1189-1191.
[4] 郭庆新.颈性眩晕的X线特点[J].河北联合大学学报：医学版，2013，15（3）：372-373.
[5] 赵艺.以眩晕为主要症状的急诊内科疾病78例病因分析[J].交通医学，2012，26（3）：247-248.
[6] 孙胜，姚猛.颈性眩晕发病机制中交感神经因素研究进展[J].医学临床研究，2012（9）：1817-1819.
[7] 刘迎梅.青年、中老年良性阵发性位置性眩晕的诊疗体会[J].中国实用神经疾病杂志，2012，15（22）：49-51.