14、基于解剖特征方法的人体器官逆向工程

基于解剖特征方法的人体器官逆向工程

人体常常受到各种病理过程或疾病的影响，很多时候需要进行外科手术干预，而且有时需要在很短的时间内完成。计算机辅助手术（CAS）是一套利用计算机和其他设备来规划、引导和执行外科手术的技术，能显著改善手术前、手术中及手术后的效果。本文主要探讨对解剖特征方法（MAF）的改进，MAF是CAS的重要组成部分，通过添加特征产品特征（CPF）方法作为其基本流程之一，以更好地描述人体器官并创建特征模型作为其虚拟表示。这些特征模型将极大地帮助医生更好地准备和进行手术，从而改善患者的治疗和康复过程。

1. 创建人体器官3D几何模型的方法

创建人体器官3D几何模型通常有两种不同的方法：
- 医学成像技术法 ：应用如计算机断层扫描（CT）或X射线等医学成像技术来提供人体器官的3D几何模型。具体创建方式有以下三种：
- 应用医学扫描仪自带的软件，如Vitrea。
- 在医学导向的CAD程序中对医学图像进行后处理，如Materialise Mimics、3D Slicer。
- 在CAD软件包中进行后处理，如CATIA、3D Fusion。
这种方法的主要缺点是，当扫描的骨骼因疾病（如骨质疏松、关节炎、癌症等）或创伤（如多处骨折、粉碎性骨折、韧带和肌腱撕裂等）而不完整，或者医学图像质量不佳时，无法创建整个器官的几何精确模型。
- 预测几何或统计模型法 ：基于预测几何或统计模型以及从医学图像中获取的数据来创建人体器官的3D几何模型。在预测模型中，几何实体由数学函数描述，其参数是可以从医学图像中读取的形态测量参数。这种方法可以创建患者器官的精确3D几何模型。 </