基于MIMICS和Matlab的虚拟内窥镜的构想

基于MIMICS和Matlab的虚拟内窥镜

虚拟内窥镜是数字医学的一个重要应用。是以内窥镜的视角穿过管道器官(胃、肠)的模型形成的类似内窥镜的图像。因为虚拟内窥镜是基于CT图像重建的无创诊断手段,所以很受重视。许多大公司,如GE、西门子都有虚拟内窥镜产品。上世纪末本世纪初,NIH在这上投了很多钱,很多大学在此期间对虚拟内窥镜展开了研究,这里是一个例子:
http://groups.csail.mit.edu/vision/medical-vision/virtual-endoscopy/

对于虚拟内窥镜的实现,可以用具有二次开发编程接口的可视化软件Amira来实现。另一个简便一些,但是不是很专业的方法,就是用MIMICS和Matlab的虚拟现实工具箱。为了做出虚拟内窥镜的效果,要解决两个问题,一个是模型的问题(管道器官的3D内表面),另一个是虚拟内窥的问题(虚拟摄像头行进的路线)。为此,MIMCS 提供了不错的接口。首先,MIMICS支持将模型以VRML2.0文件格式(wrl)导出。其次,MIMICS的MedCAD模块下有 FitCenterline功能,生成的中心线就可作为虚拟摄像机的行进路线。附图是对这个工作流程的设想。

MIMICS生成的中心线可以以文本文件导出,文本文件中包含了中心线所有点的位置和向量(位置用于确定虚拟摄像机坐标,法向量用于辅助确定虚拟设想的方向)。而通过Matlab程序阅读这种文本文件非常容易。中心线数据可以很方便地导入到Matlab矩阵中。Matlab虚拟现实工具箱中还能读入MIMICS生成的WRL格式文件。在这两个文件导入的情况下,再创建一个虚拟摄像机对象(或者虚拟汽车等等都可),然后让其按照中心线行进,就能得到虚拟内窥镜效果。即可从全局视角观察内窥镜的相对位置,又可从内窥镜视角仿真内窥。我们可以在 http://www.volvis.org/ 下载一些含有结肠的断层数据(raw格式),来尝试一下。

另外一个需要考虑到问题就是空间的匹配。中心线在MIMICS建模的空间的位置坐标和在MATLAB虚拟现实的空间的位置坐标是怎样的转换关系,必须清楚。

基于MIMICS和Matlab的虚拟内窥镜的构想_第1张图片

 

 

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