一種基于vtk的醫(yī)學(xué)圖像三維重建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)療領(lǐng)域，特別涉及一種基于VTK的醫(yī)學(xué)圖像三維重建方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展，先后出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT)、核磁共振成像 (MRI)、正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)造影（PEI)，超聲（Ultrasound)等。但這些醫(yī)學(xué)影像設(shè)備只能提 供人體內(nèi)部組織或器官斷面的二維圖像，不能提供連續(xù)的三維形式的圖像。在目前的醫(yī)療 診斷中，主要是通過觀察一組CT，MRI的二維切片圖像去發(fā)現(xiàn)病灶，只能憑借醫(yī)生的讀片經(jīng) 驗(yàn)去估計(jì)病灶的形狀和大小，缺乏直觀性，難以達(dá)到準(zhǔn)確的判斷。
[0003] 外科手術(shù)的不斷發(fā)展，精準(zhǔn)外科手術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)提出了更高的要 求，在外科手術(shù)中，醫(yī)生在術(shù)前就需要對(duì)病變區(qū)域，以及與血管的支配關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)的 了解。計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT)、核磁共振成像（MRI)、正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)造影（PEI)，超聲 (Ultrasound)等醫(yī)學(xué)影像設(shè)備只能提供人體內(nèi)部組織或器官斷面的二維圖像，不利于醫(yī)生 的準(zhǔn)確判斷和詳細(xì)了解。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于VTK的、綜合顯示各種物理特性和細(xì)節(jié)、 觀察方便的醫(yī)學(xué)圖像三維重建方法，采用如下技術(shù)方案：
[0005] -種基于VTK的醫(yī)學(xué)圖像三維重建方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0006] (I)Qt界面工具整合VTK :將Qt總體界面布局與VTK進(jìn)行綁定，將Qt信號(hào)槽與VTK 進(jìn)行綁定；
[0007] (2)數(shù)據(jù)讀取及轉(zhuǎn)換：讀取二維斷層影像的數(shù)據(jù)，利用vtk圖像演員（vtk Image Cast)對(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，得到連續(xù)的數(shù)據(jù)場；
[0008] (3)數(shù)據(jù)處理：將連續(xù)的數(shù)據(jù)場通過VTK的合成體繪制函數(shù)處理，進(jìn)入體繪制映射 器，然后通過VTK的體繪制容器處理后進(jìn)入體繪制數(shù)據(jù)卷；
[0009] (4)三維顯示：將進(jìn)入體繪制數(shù)據(jù)卷的結(jié)果通過VTK的繪制類，在繪制對(duì)象窗口顯 示，即得重建后的三維結(jié)果。
[0010] 進(jìn)一步地，步驟（1)中所述的將Qt總體界面布局與VTK進(jìn)行綁定包括以下內(nèi)容： 將VTK的設(shè)置窗口通過Qt控件容器標(biāo)簽窗口（Tab Widget)和工具框（Tool Box)進(jìn)行嵌 套綁定、將體繪制設(shè)置和保存界面進(jìn)行綁定、將讀取保存路徑設(shè)置和保存界面進(jìn)行綁定。
[0011] 進(jìn)一步地，步驟（1)中所述的將Qt信號(hào)槽與VTK進(jìn)行綁定包括以下內(nèi)容：將體 繪制設(shè)置與保存界面重透明度控件進(jìn)行綁定、將體繪制設(shè)置與保存界面重建功能鍵進(jìn)行綁 定、將體繪制設(shè)置與保存界面保存功能鍵進(jìn)行綁定、將讀取保存路徑設(shè)置與保存界面三個(gè) 更新功能鍵進(jìn)行綁定；所述的保存界面三個(gè)更新功能鍵是指完成實(shí)時(shí)路徑和對(duì)應(yīng)參數(shù)同步 的三個(gè)功能鍵。
[0012] 本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果如下：
[0013] I. VTK(Visualization Toolkit)是一個(gè)可視化的C++類庫，但是VTK本身都不提 供圖形用戶接口，缺乏實(shí)用的使用界面，無法顯示提供圖像的數(shù)據(jù)和圖形信息。本發(fā)明將 QT (跨平臺(tái)的C++圖形用戶界面庫）作為系統(tǒng)界面的開發(fā)工具，將VTK與QT進(jìn)行整合，方便 完成醫(yī)學(xué)圖像的三維重建。
[0014] 2.本發(fā)明提供的三維重建方法中，將Qt信號(hào)槽與VTK進(jìn)行綁定，則程序界面面繪 制設(shè)置欄里面的透明度滑條和旁邊的顯示框是通過信號(hào)槽同步的，拉動(dòng)滑動(dòng)條，右邊的顯 示框也會(huì)改變數(shù)字，范圍為0-100,在經(jīng)過參數(shù)的讀取和傳遞，良好的實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)設(shè)置透明 度的功能，避免了繁瑣的底層代碼的改動(dòng)帶來的麻煩。其他輸入框輸入的諸如紅（Red)，綠 (Green)，藍(lán)（Blue)參數(shù)也同樣的體現(xiàn)了更快捷的交互能力。
[0015] 3.本發(fā)明中將體繪制設(shè)置和保存界面更新功能鍵進(jìn)行綁定，通過VTK管道的隱式 執(zhí)行過程，可以動(dòng)態(tài)地進(jìn)行體繪制的交互，也就是體繪制的更新功能，可以避免為了新繪制 重新運(yùn)行一遍體繪制標(biāo)準(zhǔn)流程的麻煩。
[0016] 4.本發(fā)明中利用VTK提供的良好數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換機(jī)制，合理準(zhǔn)確地安排數(shù)據(jù)的走向，可 以得到預(yù)期的三維重建后的繪制效果。本發(fā)明采用的是合成體繪制函數(shù)來對(duì)連續(xù)的數(shù)據(jù) 場進(jìn)行處理，體繪制容器里面可以容納多個(gè)傳遞函數(shù)（如顏色傳遞函數(shù)、不透明度傳遞函 數(shù)等），加之不同的傳遞函數(shù)還具有很多種不同的參數(shù)設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)更精確的三維重建結(jié) 果，更利于重建后的三維結(jié)果進(jìn)行各種物理特性和細(xì)節(jié)的綜合顯示。
【附圖說明】
[0017] 圖1表示體繪制數(shù)據(jù)流；
[0018] 圖2表示數(shù)據(jù)保存的數(shù)據(jù)流；
[0019] 圖3表示體繪制顯示例子1 ;
[0020] 圖4表示體繪制顯示例子2 ;
[0021] 圖5表示體繪制顯示例子3。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明，但不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023] 一種基于VTK的醫(yī)學(xué)圖像三維重建方法，包括以下步驟：
[0024] (I) Qt界面工具整合VTK :
[0025] al、Qt總體界面布局和VTK綁定關(guān)系：
[0026] Qt界面總體布局：VTk的設(shè)置窗口通過Qt控件容器標(biāo)簽窗口（Tab Widget)和工 具框（Tool Box)的互相嵌套主要分為三個(gè)設(shè)置窗口，標(biāo)簽I(Tabl)通過工具框（Tool Box) 包含兩個(gè)主要設(shè)置窗口，標(biāo)簽2 (Tab2)無嵌套，Qt設(shè)置界面布局為：設(shè)置界面從左到右分別 為面繪制設(shè)置&保存界面，體繪制設(shè)置&保存保存界面和讀取保存路徑設(shè)置&保存界面。具 體綁定關(guān)系如下：
[0027] 體繪制設(shè)置&保存界面綁定關(guān)系見下表：
[0028]
[0032] 由于控件類型和VTK接受參數(shù)不一定初始一致，需要手動(dòng)設(shè)置轉(zhuǎn)換一部分參數(shù)的 類型。比如所有的保存路徑編輯框得到的數(shù)據(jù)是QString類，需要轉(zhuǎn)換為char*才能被VTK 的讀取函數(shù)所匹配。其他設(shè)置類似，只需要保持需要調(diào)用參數(shù)的函數(shù)和參數(shù)的一一對(duì)應(yīng)，參 數(shù)的類型，參數(shù)的取值范圍上下限設(shè)置滿足相應(yīng)函數(shù)形參的取值范圍，就能得出正確的重 建效果。
[0033] a2、Qt信號(hào)槽和VTK綁定關(guān)系