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中医正骨技术体视化的研究 黄娟蔡汉添尹俊勋 (华南理工大学电子与通讯工程系广州510641) 摘要：利用计算机体视化技术，井炭中压正膏技术教学演示系兢．在此系统中重点研究7人体骨头的 三堆表面量构，断骨模型构造以夏断面处理显示技术．通过开发此母学演示系统证明这些技术的可行 性，对箕他可视化系皖也有参考价值． 1．引言 在传统中医正骨技术的教学中．医生必须通过两维平面图形，在头脑中重建骨头模 型，理解接骨的过程．由于平蕊图形难以反映复杂的立体骨头模型，在实际操作中，经 验不足的医生很窖易犯这样的错误；从某一个方向上看，骨头已吻合，但实际在另一方 向上。断骨仍处于错位的状态。如图l： 图h骨头错位示意圈 图2自适应采样算法 因此有必要建立一套有效的三维教学演示系统，帮助鹾生建立三维骨头模型，掌握正确 的接骨过程。 系统的设计目标是：利用cT图片重建人体骨头模型：设计一套编辑演示系统，使经 验丰富的医生能应用此系统编辑断骨和按骨的过程；生成普通微机能运行的多媒体产 品，以便于传授，交流和研究中医正骨技术。 系统设计的关键是人体骨头的三维表面重构、断骨模型构造以及断面处理显示技 术。下面对这些技术详细讨论。 2．骨头三维表面重构 2．1扫描数据 我们采用CT断层扫描从真实骨头样本取得断层扫描数据。因断层扫描图象为灰度幽 象，因此对断层图象先经过二值化处理和边缘提取，得到断层的轮廓线。 2．2点约化 重构方法用的是三角片表面重构：轮廓线为一封闭的多边形链，相邻轮廓线之间，用 直线连接多边形链上的顶点构造三角片。为减少多边形链上点的数目，我们先进行点约 化。点约化即是对轮廓线进行采样，取出形状特征点，减少多边形链上点的数目，从而 减少三角片的数目，而不影响重构效果的目的。我们采用的是自适应采样算法…进行点约 化。算法描述如下(如图2)： 输入：轮廓线上点的xY坐标，轮廓线上的点到对应弦的晟小距离阈值T。 输出：采样特征点． 1。任意选择轮廓线上一点作为起始采样点R 2。求出剩下点中离R最远的点P·作为第二个采样点。连接P。P，，直线P。R把轮廓 ·354· P．，在这两段弧内，分别迭代。 分成弧P．n和弧PI 3。采到蛊线nPi最远的距离d及其对应的点0，将0点的坐标按中序遗历盼方式荐 放在二叉树中． P一 4。比较d和T，若dT则返回递卵张序的上一层；若dT则连接直线Pt岛和Q 在弧P田和qP1内分别执行步骤3和步骤4。 5。当迭代到所有的d都小于T时，递归过程结束。从二叉树中以中序遍历的方式泼 出所有的特征点。 2．3三角片表面重构 我们采用基于局部判定的构造方法～最短对角线法”1进行三角片表面重构。 假设有如下两相邻轮廓线层： e(i)是上断层轮廓线韵采样点(i=1…．，N) O(J)是F断层轮廓线的采样点(j=1一，，肿 相邻轮廓线的连接按相同的方向进行，起始线P,Q-为相邻轮廓线上擐接近的一对点． Do f二歹币二： 、＼一．—／7 、、～一”’ 口 C≥；9 如 图3垃j}ii对角线法 圈4轮廓插值法 图3若P；0lP岛，则连接△P,O．珏，否则连接AP—P箱”即在四边形P·P2口·岛中的两条 对角线P．啦和P抽．中选扦较短的一条作为下一三角片的边．生成三角片。但当两层轮廓 线的住置出现较大位移时，这种连接会导致锥体连接的出现． 解决方案：为每一轮廓线定义一包隔盒，计算出