C#開發PACS醫學影像三維重建(一):使用VTK重建3D影像

VTK簡介：

VTK是一個開源的免費軟件系統，主要用於三維計算機圖形學、圖像處理和可視化。Vtk是在面向對象原理的基礎上設計和實現的，它的內核是用C++構建的。

由於使用C#語言開發，而VTK是C++的，因此推薦使用VTK的.Net開發庫：ActiViz。

本系列文章主要以技術和代碼講解爲主，ActiViz的安裝和環境配置能夠參考:

ActiViz（VTK的C#庫）學習使用心得之二：Activiz.NET的下載和安裝

官網資料：https://www.kitware.eu/product/activiz

 

三維重建技術介紹：

對於一些複雜的圖像，醫生但願用三維重建來觀察病竈點來輔助診斷，通常在醫學領域內的三維重建類型分爲如下六種：

多層面重建（MPR）

最大密度投影（MIP）

表面陰影遮蓋（SSD）

容積漫遊技術（VR）

曲面重建（CPR）

虛擬內鏡技術（VE）

 

本系列教程最終效果(實際效果受顯卡能力決定)：

 

 

當咱們下載並安裝好ActiViz以後，準備好要三維重建的Dcm文件，在VS2017中新建一個桌面應用程序項目：

 引用相關的動態庫：

 在Form1的Load事件中：

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { 　　　　　　 //建立數據讀取對象
            vtkDICOMImageReader reader = new vtkDICOMImageReader(); //小端字節
 reader.SetDataByteOrderToLittleEndian(); //設置切片數據路徑
            reader.SetDirectoryName(@"C:\Users\Administrator\Desktop\vtk\801"); 
            vtkImageShrink3D shrink = new vtkImageShrink3D(); shrink.SetShrinkFactors(4, 4, 1); shrink.AveragingOn(); shrink.SetInput((vtkDataObject)(reader.GetOutput())); //提取等值面 vtkMarchingCubes skinExtractor = new vtkMarchingCubes(); //創建算法對象，從CT切片數據中提取出皮膚 skinExtractor.SetValue(0, 50); //提取出CT值爲50的組織
 skinExtractor.SetInputConnection(shrink.GetOutputPort()); vtkDecimatePro deci = new vtkDecimatePro();  deci.SetTargetReduction(0.3); deci.SetInputConnection(skinExtractor.GetOutputPort()); vtkSmoothPolyDataFilter smooth = new vtkSmoothPolyDataFilter();  //光滑圖像
 smooth.SetInputConnection(deci.GetOutputPort()); smooth.SetNumberOfIterations(200); vtkPolyDataNormals skinNormals = new vtkPolyDataNormals();  //法線
 skinNormals.SetInputConnection(smooth.GetOutputPort()); skinNormals.SetFeatureAngle(60.0); vtkStripper stripper = new vtkStripper();  
 stripper.SetInputConnection(skinNormals.GetOutputPort()); vtkDataSetMapper skinMapper = new vtkDataSetMapper();  skinMapper.SetInput(stripper.GetOutput()); skinMapper.ScalarVisibilityOff(); //設置相機 vtkCamera aCamera = new vtkCamera(); aCamera.SetViewUp(0, 0, -1); aCamera.SetPosition(0, 1, 0); aCamera.SetFocalPoint(0, 0, 0); aCamera.ComputeViewPlaneNormal(); //設置Actor vtkActor coneActor = new vtkActor(); coneActor.SetMapper(skinMapper); coneActor.GetProperty().SetAmbient(0.5); coneActor.GetProperty().SetDiffuse(1); coneActor.GetProperty().SetSpecular(0.6); //顯示類
            vtkRenderer renderer = renderWindowControl1.RenderWindow.GetRenderers().GetFirstRenderer(); renderer.AddActor(coneActor);//添加coneActor對象 //renderer.AddActor2D(new vtkProp());//添加textActor對象
 renderer.SetBackground(0, 0, 0); renderer.SetActiveCamera(aCamera);//添加相機
 renderer.ResetCamera(); vtkRenderWindow renWin = renderWindowControl1.RenderWindow;//設置繪圖窗口renWin->AddRenderer(renderer);//裝載繪圖類
 vtkWin32RenderWindowInteractor iren = new vtkWin32RenderWindowInteractor();
 iren.SetRenderWindow(renWin);//裝載繪圖窗口

        }

這裏我用的是頭顱的CT影像切片，運行後就獲得了一個未上色的三維模型：

 

修改上面的代碼，嘗試提取腦部血管模型：

 //創建算法對象，從CT切片數據中提取出皮膚
skinExtractor.SetValue(0, 250); //血管CT值爲200-300左右

 

C#開發PACS、RIS醫學影像處理系統

目錄整理：

（一）PACS客戶端：

C#開發PACS醫學影像處理系統(一)：開發背景和功能預覽

C#開發PACS醫學影像處理系統(二)：界面佈局之菜單欄

C#開發PACS醫學影像處理系統(三)：界面佈局之工具欄

C#開發PACS醫學影像處理系統(四)：界面佈局之狀態欄

C#開發PACS醫學影像處理系統(五)：查詢病人信息列表

C#開發PACS醫學影像處理系統(六)：加載Dicom影像

C#開發PACS醫學影像處理系統(七)：讀取影像Dicom信息

C#開發PACS醫學影像處理系統(八)：單元格變換

C#開發PACS醫學影像處理系統(九)：序列控件與拖拽

C#開發PACS醫學影像處理系統(十)：Dicom影像下載策略與算法

C#開發PACS醫學影像處理系統(十一)：Dicom影像掛片協議

C#開發PACS醫學影像處理系統(十二)：繪圖處理之圖形標記

C#開發PACS醫學影像處理系統(十三)：繪圖處理之病竈測量

C#開發PACS醫學影像處理系統(十四)：處理Dicom影像窗寬窗位

C#開發PACS醫學影像處理系統(十五)：Dicom影像交叉定位線算法

C#開發PACS醫學影像處理系統(十六)：2D處理之影像平移和縮放

C#開發PACS醫學影像處理系統(十七)：2D處理之影像旋轉和翻轉

C#開發PACS醫學影像處理系統(十八)：Dicom使用LUT色彩加強和反色

C#開發PACS醫學影像處理系統(十九)：Dicom影像放大鏡

 

（二）PACS三維：MRP、MIP、VR

C#開發PACS醫學影像三維重建(一):使用VTK重建3D影像

 

（三）PACS網頁端：開發Web版本的PACS

C#開發Web端PACS(一):基於PACS客戶端思想重寫Web端

 

（四）PACS移動端：開發基於HTML5移動端版本的PACS

C#開發移動端PACS(一):使用HTML5和CSS3開發PACS手機端頁面

C#開發移動端PACS(二):使用 .Net MVC 開發手機端PACS服務端

 

（五）PACS服務端：

C#開發PACS醫學影像處理系統服務端(一):醫療設備的鏈接與收圖

C#開發PACS醫學影像處理系統服務端(二):高併發架構

 

（六）PACS與RIS系統的通訊與集成

在RIS系統中調起PACS並打開Dicom影像

 

（七）雲PACS與遠程會診

C#開發PACS醫學影像處理系統之雲PACS(區域PACS)(一):架構概述

C#開發PACS醫學影像處理系統之雲PACS(區域PACS)(二):遠程會診與雙向轉診

 

（八）科幻級視頻特效：使用Adobe After Effects 製做PACS影像處理系統宣傳視頻

 

 

 

QQ：1850969244 近10年開發經驗，主攻C#、ASP MVC，HTML5， B/S C/S 皆可，目前研究醫療領域醫學影像相關技術， 任何技術問題歡迎加QQ交流。