● 摘要
本文通过对计算机辅助手术领域里医学图像可视化及模拟术中三维交互所需关键技术的研究，实现了骨科脊柱手术模拟系统中医学数据三维可视化及虚拟切割等交互功能，解决了模拟手术系统中的部分技术问题。本文的主要内容如下：1.医学图像三维可视化研究：本文针对医学图像，从科学可视化角度出发，介绍了医学图像可视化的方法，现状和发展，系统地介绍了三维可视化技术的基本方法：面绘制和体绘制，并对当前可视化代表算法进行了分析和比较；2.选用三维可视化算法的研究：在上面算法分析比较的前提下，选用可视化算法以提高重建效果。对所选用算法进行更深层次的研究，并对其优化改进，本文中主要涉及Marching Cubes，Ray Casting，Shear-Warp等算法，其中具体为Marching Cubes算法中的二义性问题的解决，Ray Casting算法基于八叉树的加速，以及Shear-Warp算法的实现及其双线性插值的改进；3.系统开发及交互功能实现：结合目前医学可视化领域最著名的软件开发包VTK，重构脊柱三维模型，并在重建的模型上，完成一系列交互操作，实现模拟外科手术中的虚拟切割，虚拟测量等功能。