3D Slicer模拟修补的颅骨比自然生长的还对称

王奎重博士

患者去骨瓣减压术后面临颅骨修补的问题,使用修补材料如何最大限度恢复原貌是颅骨修补过程中面临的难题。有的患者本身颅骨生长过程中,左右并不完全对称,修补后由于种种原因可能导致这种不对称更加明显。这里介绍如何用3D slicer的镜像方法复原缺失的颅骨。

 

1.打开3D-slicer软件4.81,载入患者原始数据4head1。首先打开volumes模块,点击center volume对数据进行居中。即便CT扫描时患者头位放的很“正”,在slicer中,显示依然有点“歪”。

2.需要对头部重新“摆位”。新建一个transforms,把数据放入右侧框内,对六个坐标自由度进行微调,使得头部位置更“正”。最后别忘记harden transform,确认坐标转换成功。

3.对头颅影像分割一半,去除颅骨缺损部分。打开segment editor模块,首先进行threshold,剪刀剪开从中间剪开一半,再利用mask volume工具,获得未缺损的那半部分头颅影像volume。此步骤稍微繁琐,请参阅论坛内基础教程。

4.正常半部分头颅影像进行镜像。重新打开transforms模块,新建一个transform,把上一步生成的正常半部分头颅影像拉入右侧框内,修改矩阵为-1,回车确认,可以看到镜像制作成功。别忘记harden transform,确认volume的坐标转换成功。

5.在2D视窗内同时载入4head1和volume,选择透明度为0.5,上一步新生成的镜像头颅影像volume与原来的缺损部位图像4head1相比仍不能很好重叠,需要配准。

6.点击general registration (brains)模块,固定图像选择4head1,移动图像选择新生成的镜像图像volume,刚性rigid配准,最后点击apply即可。

7.对配准好的图像也可以建模,采用布尔运算等方法获得缺损模型,并能对模型进行3D打印等进一步操作,这里不再赘述。

本方法通过先采用正常半边颅骨镜像再和患侧缺损颅骨配准的方法修补缺损的部分,所产生的影像比自然生长的还对称。因为正常人的颅骨也不是左右完全对称,所以在颅骨刚性配准过程中不能达到正常侧的镜像和患侧的完全重叠,而采用弹性配准的方法则图像变形较大。如果一次配准不成功,通过harden transform之后可以多配准几次,或者事先手动配准一下,再进行自动配准,一般就能取得较满意的效果。本例修补也可以先重建出颅骨模型,镜像后再进行颅骨模型配准,也能达到同样的效果,见下图。

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