三维医学可视化系统的设计与实现

介绍自制的三维医学可视化系统,包括医学图像数据库、人脑医学解剖教学系统和医学体数据三维重构等。它可用于医学影像数据库、手术计划系统、远程会诊系统和计算机医学辅助教学系统的开发平台,为医学图像可视化提供有力的工具。     

三维医学可视化放射治疗计划软件系统

介绍三维医学可视化放射治疗计划软件系统的设计与实现,包括医学图像数据库,CT图像的三维重建,X刀立体定向适形放射治疗计划系统等,系统将计算机技术与生物医学工程相结合,提供了科学的可视化治疗,工为完善该领域技术做了一定的工作。     

采用激光扫描的足部非接触测量系统设计

依据个性化制鞋设计需要,基于激光扫描的三维脚型轮廓测量原理,开发一种用于人体足部测量的激光扫描非接触测量系统。提出了4组CCD搭配4组激光器,通过步进电机进行快速扫描的总体方案,完成了硬件系统的结构设计。以单片机为核心设计控制电路,设计出单片机下位机程序、PC端上位机程序,经过自行开发的图像处理软件进行图像获取与数据拟合,可在短时间内获取足部三维数据,重构出三维足部轮廓。     

基于结构光图像法的三维曲面重构技术

提出了一种基于编码结构光的新型三维重构技术的原理和系统的标定方法．这种技术以条纹变形作为物体三维信息的加载和传递工具，以CCD摄像机作为图像获取器件，通过计算机软件处理，对颜色信息进行分析、解码，通过已标定的系统计算来获取物体的三维面形数据．对该系统进行了理论分析，并以石膏像模型为对象进行了具体实验，得到了较满意的结果．     

基于虚拟现实技术的佛山“数字祖庙”构建

采用高动态光照渲染技术（HDR）全景图像和超高分辨率高清图像，以虚拟现实技术（VR）为平台，构建了数字祖庙的虚拟现实系统和数字化系统。通过数字祖庙的策划与准备、实地测量与采集、影像数据与文字数据的分析与整理、建成数字祖庙平面、三维模型及可视化数据库等工作，实现祖庙建筑实体空间在虚拟环境的映射。 数字祖庙的构建是虚拟现实技术在古建筑保护中的一次有益尝试，而且，是高动态光照渲染技术（HDR）下360全景拍摄图像与数字后背超高分辨率图像的完美结合。     

三维治疗计划系统(3D-TPS)检测

三维治疗计划系统已经成为肿瘤放射治疗的重要工具，通过研究分析三维治疗计划系统的基本功能和放射治疗的流程，对北京大学肿瘤物理诊疗中心开发的三维治疗计划系统中的剂量计算进行了实验验证测试，测试结果显示该计划系统能够满足常规放射治疗的要求，它的完成标志着我国在3D-TPS系统的使用已经进入的临床使用阶段。     

三维适形放射治疗计划中的三维可视化系统

在进行三维适形放射治疗之前，需要运用三维医学可视化技术，获取有关病灶区的三维视觉信息（病灶的体积、空间定位、病灶与重要器官间的相对位置等），并确定靶区，以供治疗与方案评估，从而实现精确地计划。本文根据三维适形放射治疗计划的需要，开发了用于三维适形放射治疗计划的三维可视化系统。实验证明，运用该三维可视化系统，可以达到预期目标。     

基于树形模型的血管三维拓扑结构描述

针对磁共振血管成像的特点，提出了一个系统框架，将其中的血管表示为具有一定逻辑结构且保持原血管拓扑结构的特征树，先通过预处理提取出血管并进行三维细化，再递归跟踪血管骨架生成特征树并进行遍历提取出血管的分支点和端点．考虑到实际图像的复杂性，进一步引入森林来完全描述血管树．利用该系统可以进一步实现数字减影血管造影和磁共振血管成像的融合，并在此基础上实现脑血管的三维重建，对于临床血管图像的实验证明了该系统的可行性与有效性。     

并行共焦探测系统的数据处理与三维信息获取

共焦测量方法由于其高精度、高分辨率及易于实现三维成像数字化的独特优势而被广泛应用。文章针对并行共焦探测系统,介绍了共焦系统图像数据处理与三维信息获取算法,提出利用插值方法来获取三维数据,提高系统测量速度和精度。编制了并行共焦探测的数据图像采集与处理专用软件,采用了基于Windows界面的模块化结构设计,具有图像采集、纵向步进控制和数据处理与三维重构等多个功能模块。     

非完全数据光学层析的理论与实验研究

为解决以复杂流场三维测量为应用背景的非完全数据光学干涉层析(OCT)这一国内外急待解决而尚未成功解决的理论与技术难题，经多年研究，开展了系列实验技术，提出了系统的非完全数据OCT重建理论方法，并首次将OCT技术与计算流体力学和计算流动图像技术融合，为解决非完全数据的光学三维层析开拓了一条新途径。     

Monte Carlo方法在放射治疗计划剂量计算中的应用

为了在放射治疗计划系统中的临床应用,探讨Monte Carlo剂量计算方法。应用已经建立Monte Carlo虚拟源模型,针对一例食道肿瘤病例,完成该食道癌患者放射治疗计划各个射野的剂量计算,并进行了计划设计。研究发现,高剂量区与计划靶区(PTV)保持了很好的适形,关键器官的照射量很小,得到了很好的保护。结果表明,用Monte Carlo虚拟源剂量计算模型生成的剂量分布符合临床放射治疗的实施原则,治疗计划靶区得到了高剂量照射,危险器官受照剂量远低于耐受剂量。由于该模型的精确性,完全可以替代现有的解析型剂量计算模型。     

Eclipse治疗计划系统NTO优化工具在脊柱转移瘤立体定向放疗靶区外剂量跌落研究

为研究Eclipse治疗计划系统中正常组织目标(Normal Tissue Objective,NTO)优化工具参数,对脊柱转移瘤立体定向放射治疗计划靶区覆盖剂量和靶区外剂量跌落梯度指数(Gradiet Index,GI)的影响,本研究对10例脊柱转移瘤立体定向放射治疗患者设计两种类型计划。第1种添加NTO优化工具但不添加环优化条件,共得到360个计划,为参考计划;第2种添加环优化条件但不添加NTO优化条件,总共10个计划,为标准计划。所有计划最后剂量归一为100%处方剂量覆盖90%靶区体积。比较两种类型计划的靶区剂量适形度指数(Conformity Index,CI)、靶区外剂量跌落梯度指数、靶区最大剂量(D_max)、实际治疗时间和计划临床合格率。结果表明,当NTO优化工具参数Fall-off为0.5或者1,Priority为500、700和999时,计划的GI值相似(P>0.05),但是小于其他Fall-off和Priority的GI值(P<0.05);Fall-off和Priority对CI值大小和实际治疗时间没有影响(P>0.05);随着Priority增加,计划靶区体积(Planning Target Volume,PTV) D_max增加(P<0.05)。参考计划的临床合格率最高为70%。与标准计划相比,最合适NTO优化工具参数计划(Priority、Fall-off分别为500和0.5)的GI值更低(3.449 vs 3.655,P=0.000,Z=-5.534),实际治疗时间没有差异(2.65 min vs 2.32 min,P=0.063,Z=0.832),PTV D_max偏大(132.1% vs 128.8%,P=0.002,Z=4.214),CI偏大(0.911 vs 0.879,P=0.151,Z=0.984)。综上所述,在计划可通过情况下,当NTO优化工具中参数Distance from Target Border设置为0.2 cm,Start Dose设置为91%处方剂量,End Dose设置为49.4%处方剂量,Fall-off和Priority分别设置为0.5和500时,脊柱转移瘤立体定向放疗计划能够实现较好的靶区剂量适形度、更低的剂量梯度指数以及合适的治疗时间。     

转炉特钢流程连铸-轧钢生产排产系统

针对转炉特钢流程轧钢工序、连铸工序的生产特点,对轧制计划规则生成进行了描述,提出了基于规则的轧钢生产计划排产启发式算法,给出了详细求解步骤.在分析实际生产状况的基础上,对连铸浇次计划生成规则进行了描述,建立了连铸浇次最优化模型,同时对生产排产系统进行了总体设计和技术架构.运用Delphi7.0和SQL Server2000开发了生产排产系统,并应用于中型转炉特钢厂,实践证明模型实用可靠,系统通用性强.     

基于WEB的煤炭生产计划系统设计与实现

基于WEB的某矿务局生产计划管理信息系统,采用SSH架构,依托用户原有因特网和服务器,解决了河北某能源集团矿局和二级单位生产计划的生成和调整工作任务繁重的问题.计划制定的全过程实现了网络化、流程化并实现了协同作业,做到了生产计划管理工作的规范化、标准化,取得了良好的应用效果.     

可持续发展背景下襄阳自贸区地下综合管廊规划布局

基于"中部崛起战略",以内陆自贸区的标杆——襄阳自贸区地下综合管廊布局规划为典型案例,分析了综合管廊规划建设的背景与必要性;根据襄阳城市空间、道路系统、市政管线、高强度开发、城市景观等因素初步确定拟建综合管廊的城市道路,采用模糊数学理论分析法对已初选出来的道路进行综合管廊建设项目适宜度评价,筛选出16条建设管廊的道路;确定了自贸区地下综合管廊规划布局,形成"干线-支线-缆线"三级管廊体系,并基于筛选出的16条建设管廊道路,具体给出了襄阳市干线、支线与缆线地下综合管廊布局规划图.实例研究结果表明,地下综合管廊规划要对接城市整体规划,加强与道路规划协调统一,充分考虑城市空间因素与道路交通因素,兼顾各种市政管线规划;结合各级规划的更新,动态调整地下综合管廊网络结构.     

基于功能耦合理论的城市地下空间规划体系

为了探讨城市地下空间规划研究中的完整法定体系,解决编制实践中存在的问题,从对城市地下空间系统内在功能耦合机制的认识出发,提出了功能耦合规划思想理论,确定了将方案中城市系统的整体功能耦合作为规划核心目标;针对规划编制研究的实际需求,设计了包括资源评估、规模规划、布局规划和方案评价4个方面为主要内容的规划基本流程及其技术方法体系,制定了包含总规、控规和修详3个层次规划的城市地下空间规划体系,明确了各层次城市地下空间规划与各类其他城市规划的相互关系以及在城市规划体系中的定位,并建立了各层次城市地下空间规划的内容框架,初步构建了一个层级完整的城市地下空间规划体系。     

子牙河流域防洪规划方法探讨

子牙河流域是海河流域防汛工作的重点之一.子牙河流域防洪体系的建设对保护流域内社会经济可持续发展具有重要意义.本文依据子牙河流域内水文特征及防洪体系现状与特点,以"全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理"为普遍原则,实现子牙河流域防洪规划,维持并完善"上蓄、中疏、下排,适当地滞"的防洪格局,依据防洪规划标准在流域范围内开展防洪工程规划,并对工程实施效果进行评价.以滹沱河和献县泛区防洪规划为例,经规划该区域防洪能力得到普遍提高,流域内防洪工程中存在的诸多问题得到解决.因此,子牙河流域内防洪规划的最终实现,可使该流域内防洪措施更加完善,流域防洪能力得到普遍提高.     

基于智能规划的计划识别方法研究

基于智能规划领域中机器人动作规划的思想,从智能规划的角度考虑计划识别的求解.利用规划间的支持程度描述多agent之间的不确定性关系,并利用目标编群的思想描述多agent行动之间的协作关系,建立了面向多agent的计划识别模型.最后以一个实例来说明采用智能规划进行计划识别的过程,表明了使用该方法求解计划识别问题的可行性.     

IMRT治疗计划的多目标优化问题

针对形调强放射治疗(IMRT)治疗计划逆向设计的需要,建立了IMRT治疗计划的多目标优化模型.该模型将病灶和健康组织辐照剂量作为约束条件,以剂量均匀性和健康组织与病灶的剂量梯度差作为目标函数.以该模型为基础,采用遗传算法实现了IMRT治疗计划系统优化.经实例计算,获得的剂量分布和病灶形状相比具有较好适形性,且健康组织剂量和病灶组织剂量有很大差别,治疗增益比高.此外,采用的遗传算法能较快收敛,实例计算证明了该模型的适用性和算法的有效性.     

基于智能规划的计划识别方法研究

基于智能规划领域中机器人动作规划的思想,从智能规划的角度考虑计划识别的求解。利用规划间的支持程度描述多agent之间的不确定性关系,并利用目标编群的思想描述多agent行动之间的协作关系,建立了面向多agent的计划识别模型。最后以一个实例来说明采用智能规划进行计划识别的过程,表明了使用该方法求解计划识别问题的可行性。