[发明专利]一种基于VTK的脊柱医学图像三维可视化方法

说明书

本发明公开了一种基于VTK的脊柱医学图像三维可视化方法，属于医疗领域，为弥补二维序列图像提供信息量有限，医生无法了解更多病变体的准确情况的缺点而设计，图像生成经过QT界面与VTK整合、读取数据源、图像实体化、三维重建、渲染显示等步骤。本发明方法可以实现更精确的三维重建结果，实现对脊柱三维图像的旋转、平移、缩放等交互操作，获得断面信息，便于从任意角度和层面对重建脊柱图像进行研究与分析。

技术领域

本发明属于医疗技术领域，特别涉及了临床手术和科研教学中的脊柱医学图像的三维可视化方法。

背景技术

VTK(Visualization Toolkit)是一种开源的软件系统，主要用于三维计算机图形学、图像处理和可视化。

在目前的脊柱医学图像诊断中，主要是通过观察一组二维切片图像来研究脊柱病变区域，但这样的二维图像仅能提供脊柱某一切面的解剖信息，医生需要依靠个人经验根据多张二维图像综合起来估计脊柱病灶区域的大小和形状特征。

在医学辅助教学或临床诊疗中，为了获得更多更可靠更全面的人体脊柱病理信息，帮助研究人员或者医务人员观察和检测脊柱的内部信息，迫切需要对二维断层图像进行三维重建，从而形成三维立体的脊柱影像。而利用VTK对脊柱医学图像进行三维重建是目前医学图像处理的新领域，是利用计算机实现医学二维断层图像序列的读取，并进行一系列的处理和转换，把平面的二维脊柱断层图像进行三维重建，使三维医学图像直观立体逼真地呈现在屏幕上，并且可以对三维图像进行交互操作，该过程能够重建出内部结构复杂数据的三维图像，填补医学成像设备上的不足。

因此，设计出一种借助计算机可视化工具包VTK对脊柱医学图像进行快速、精准、直观的三维重建方法至关重要。

发明内容

本发明目的在于针对目前医学临床诊断中医学成像设备上的不足，提供一种基于VTK的脊柱医学图像三维可视化方法，以解决上述背景技术中的问题。该重建方法能够整合多种面绘制和体绘制算法，灵活选择算法，并且利用开源库对算法进行修改，使得重建过程更加便捷，获得更加真实的图像。

本发明解决以上技术问题所采用的技术方案如下：一种基于VTK的脊柱医学图像三维可视化方法，其包括以下步骤：

(1)将QT界面与VTK整合；

(2)读取数据源

调用vtk Source读取原始二维脊柱医学图像数据，保存在VTK的总类或者子类中，再调用vtk Filter将接受的原始数据进行预处理；

(3)图像实体化

通过Mapper映射器接收从Filter处理后的数据，将其映射为图形库中的基本图元，然后将映射出的图形进行实体转化，数据由图像数据转换为图形几何数据，形成三维体数据场；

(4)三维重建

将三维体数据场调用体绘制或者面绘制算法进行处理，获得三维模型；

(5)渲染显示

再调用VTK中的Renderer绘制器和Render Window绘制窗口，将三维模型在计算机平台界面中显示，同时增设可控长方体，对三维模型进行切割，获得断面信息。

其中，QT界面与VTK整合的具体步骤是：

1)用CMakeLists.txt文件来管理QT工程与VTK工程；在CMakeLists.txt脚本里增加工程环境变量；

2)用QTVTKWidget整合QT和VTK：调用VTK提供的类QTVTKWidget来进行QT与VTK的整合；在QT Designer里集成；用vtkEventQtSlotConnect实现VTK事件与QT槽的连接。