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可视人计划(Visible Human Project,VHP)的问世为医学图像可视化的研究提供了广阔的前景,特别是数字化虚拟中国人体数据集的出现,又为医学图像可视化的研究提供了丰富而宝贵的符合中国人体形态特征的数据资料。 中国传统针灸疗法已广泛为世界所接受,但其机理尚不明确。回顾针灸机理的研究历史存在两大不足,一是执意追求与古代经穴记载的一致性;二是现代针灸机理研究的分析较为局限,缺乏对整体和宏观的分析。因此,从宏观寻找针灸刺激的物质基础,从发育生物学角度认识该结构在生物体内的功能作用,从而认识针灸疗法的根本机制是寻求针灸研究突破的关键。本文在利用虚拟中国人体数据集进行人体筋膜结缔组织的三维重建,并在重建的基础上探讨针灸机理的解剖学依据方面进行了深入的研究。 [目的] 1.了解医学图像可视化技术的发展及最新的应用研究动态;了解医学图像处理的常用技术、方法、手段及应用范围;了解VCH的发展过程、应用前景及现阶段的研究动态。在此基础上,对现有的常用的医学图像处理技术的方法和算法进行分析比较,分析出各种算法的特点、适用范围以及能够发挥最大优势的使用范围。从而探讨了适合虚拟中国人体数据集数据特点的处理方法。 2.通过回顾中医针灸穴位经络学说的发展过程,了解现阶段有关中医针灸穴位经络研究方面的主要研究方向,以及各主要研究方向的理论依据及最新研究动态。 3.以筋膜组织为重点,对虚拟中国人体数据集进行二维处理和三维重建。(在处理过程中,在达到处理质量和效果满足特定的要求的前提下,力争不进行人工干预或少进行人工干预。) 4.将三维重建的结果与精典中医著作中所描述的经络分布进行对照、比较,为探索人体经穴的解剖学构成和针灸疗法的机制提供解剖学的依据。【方法】 对虚拟中国人体数据集进行图像配准、去背景分割、图像增强、筋膜结缔组织分割等二维处理。图像的配准利用标本包埋时预设的定位装置进行刚性配准,对于变形标记点采用与标记点相同直径的圆形模板搜索标记点的中心位置;去背景分割采用b一r差值的闭值分割法,闭值的选取方法是通过图像的差值幅度跳变点自动生成闭值;图像增强采用不同空间的直方图方法和基于小波变换的方法,并观察、比较经过各种方法增强的结果;筋膜结缔组织分割采用两种不同的方法分两次对图像进行分割。 三维重建采用表面重建,在重建之前将序列图片的筋膜聚集部位的体表进行着色标记;通过透视的方法构建人体全身筋膜结缔组织的网状结构支架,与传统中医针灸疗法的刺激部位进行对比分析。【结果】 1.配准的结果基本达到了预期的效果,但仍有小的偏差,原因是由于标记点的变形而引起的中心位置的偏离,当基准线两端的标记点向同一方向偏离时,在进行基准线校正时无法查觉。去背景分割和增强的效果也基本达到了预期的效果,对缺陷图像的修补质量也满足要求。筋膜结缔组织分割由于受噪声干扰,自动分割效果与预期效果有一定的距离,须进行人工干预。 2.三维表面重建的结果表明:预先标记好的筋膜聚集部位的标记点经重建后基本清晰、连续。 3.根据筋膜所处的解剖学部位可分为5类:1、真皮的网状层和乳头层致密结缔组织;2、皮下疏松结缔组织;3、肌间隔疏松结缔组织;4、神经血管束疏松结缔组织5、内脏器官门及被膜疏松结缔组织。【结论】 将经过二维处理和三维重建而构建的筋膜与中医针灸的刺激部位进行比较,数字人研究结果显示:中医针灸治疗的解剖学基础是分布于全身的筋膜结缔组织。其中富含感觉神经末梢和毛细淋巴的部位是治疗的有效作用点。从生物种系发生和个体发育的角度探讨了筋膜的进化和发生,认为生物从多细胞生物逐渐进化到高等动物的过程中,生物的机体内部始终存在一个监测机体内环境改变和通过调节维持机体内环境稳定的功能系统一自体监控系统。在胚胎发育过程中,这一系统的形成表现为从间充质到筋膜的演变。 本文证明了人体内存在由结缔组织筋膜构成的维持机体内环境稳定的功能系统(即:人体自体监控系统),该系统是针灸疗法的解剖学基础。针灸治疗的机理正是通过神经反射、神经内分泌和自身免疫调节来治疗各种疾病。 数字人研究结果显示中医针灸治疗的的解剖学基础是分布于全身的筋膜结缔组织,