精密制造与自动化
2016年第4期
基于CT图像三维重建全骨盆模型与3D打印*
徐亮1杨洋洋1郝鹏2吴晓南1陈东华1王鹏举1
（1.四川大学制造科学与工程学院成都610065：
2.四川省人民医院成都610072）
摘要应用全骨盆CT断层扫描图像及计算机辅助设计技术(CAD)，基于图像分割理论和先验知识，三维重建出包含髓血管、肿瘤的全骨盆模型：通过逆向工程技术，准确地进行各项数据的术前测量，精确反应出骨盆、肿瘤及髂血管大小及其相互位置，精确界定肿瘤切除范围：输出拓扑结构完整的STL文件，并基于光固化成形方式
打印出实体模型：提高术前设计和手术模拟效率，减少术中出血量及手术时间，以达到更佳的修复效果，关键词CT图像图像分割CAD间工程3D打印
骨盆是人体重要组成部分，骨盆肿瘤在发病初期，诊断困难，往往发现时肿瘤侵蚀范围已经很大，而且肿瘤与周围很多重要器官相邻，因此其解剖结构复杂，手术难度大1.2，而传统的二维CT图像提供的信息量少，无法确定肿瘤的大小以及其与骨盆、血管的相对位置，因此为了安全精确地切除肿瘤、
安装假体，三维重建全骨盆模型必不可少"。 1材料和方法
（1）计算机硬件：Intel(R）Core(TM）i5-3470
@3.20GHz，8G内存，1TB硬盘
（2）应用软件：Mimics15.0
Geomagic studio 2013 Rhinoceros 5.0
（3）扫描对象：选取一例在某医院骨科入院的女性病例，46岁，患骨盆肿瘤。
（4）扫描参数：采用德国GESiemensSomatom
Definition双源CT对全骨盆断层进行扫描，扫描层厚1.5mm，层间距1mm，130kV，99.6mA。
（5）扫描结果：共获得断层图像序列246张，
以Dicom3.0标准保存，获得全骨盆CT的Dicom格
式图像数据集。 2MIMICS建模
2.1调整窗位窗宽
将获得的连续断层骨盆CT图像以无损压缩的 +国家自然科学基金项目
编号：61540006 万方数据
方式导入Mimics中，CT图像的灰度值反映的是组织、器官等对X射线的衰减系数[5.6]。健康或病变的组织具有不同的CT值，往往波动较大，而肉眼能分辨的范围相对有限，通常在-1000~+1000Hu
之间，论文定义灰度范围为-185~+433Hu 2.2图像预处理
为保证不同区域之间的锐边，利用轮滤波器对图像进行滤波，去除图片中的元余信息，使骨组织与其他组织，如软组织、血管等明显分开，得到纹理清晰、反差适度的图像，如图1所示。
a
(a)滤波前
(b）滤波后
图1滤波前后对比
2.3设定图像值
在CT的断层图像中，由于各组织密度不同，其对应的灰度值亦不同，因此在进行图像分割时，可以设定较为准确的阀值进行区分，因此阅值范围的精确性成为图像提取的关键，阅值设置过高过低将导致噪点过多或者组织细节丢失。
在同一层片上，令位于(x，))点的像素灰度为 x,))，选取灰度阅值范围为[m,M]，此时分割
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