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南京医科大学学报（自然科学版） 第42卷第12期
·1710 · Journal of Nanjing Medical University（Natural Sciences） 2022年12月

·临床研究·

基于CT/MRI融合医学影像数据的全腰椎三维解剖计算机辅助

建模

蒋 虓 ，凌 辰 ，王宇丰 ，张 珀 ，顾 越 ，张惠康 ，徐 燕 ，王黎明 1，2，3 ，姚庆强 1，2，3*
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南京医科大学附属南京医院骨科，江苏省数字医学与 3D 打印临床工程研究中心，南京医科大学数字医学研究所，江苏
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南京 210006
［摘 要］ 目的：采用CAD技术拟合三维CT扫描数据、薄层MR数据，以重建包括椎体、椎间盘纤维环、髓核等重要软硬组织
解剖结构信息的全腰椎三维解剖计算机模型。方法：采集1例中国男性志愿者三维CT扫描数据、薄层MR数据。扫描范围：L1~S5
全节段。MRI：Spce及Stir序列，层厚0.5 mm；CT：120 kV，层厚0.75 mm，FOV矩阵512×512。CT、MR均保存为DICOM格式。将
MR、CT数据分别导入Midivi医学图像处理软件，重建软、硬组织三维结构；并在其中测量椎间盘髓核、纤维环的数据。根据所
得数据在Midivi中刻画髓核、纤维环的分布，并依据椎体、椎间盘解剖标志点进行配准。从而得到融合椎体、椎间盘纤维环、髓
核的全腰椎三维解剖建模。结果：MR获得Spce序列470幅、Stir序列240幅，CT获得断层图像738幅。生成的椎体与骶骨的体
积按顺序分别为47.49、50.92、58.95、62.86、62.60、218.85 cm ；椎间盘的体积按顺序分别为11.08、12.30、13.12、13.89、13.55 cm ；
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全腰椎三维模型STL数据文件238 M。结论：通过MR、CT扫描，能够分别获得高精度椎间盘（髓核、纤维环）、椎体的三维解剖
数据，通过基于解剖标志点的三维MR、CT配准融合法，能够精确地建立高精度全腰椎三维解剖模型。
［关键词］ CT；MRI；计算机辅助设计；融合影像
［中图分类号］ R814.42 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 1007⁃4368（2022）12⁃1710⁃06
doi：10.7655/NYDXBNS20221211

Computerized modeling of 3D anatomy of total lumbar based on CT/MRI fusion medical

image data
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JIANG Xiao ，LING Chen ，WANG Yufeng ，ZHANG Po ，GU Yue ，ZHANG Huikang ，XU Yan ，WANG Liming 1，2，3 ，
YAO Qingqiang 1，2，3*
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Department of Orthopedic，Nanjing Hospital Affiliated to Nanjing Medical University，Jiangsu Digital Medicine and
3D Printing Clinical Engineering Research Center，Digital Medicine Institute，Nanjing Medical University
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［Abstract］ Objective：To reconstruct the 3D model of the whole lumbar spine，including vertebral body，annulus fibrosus and
nucleus pulposus of intervertebral disc，CAD technique was used to fit CT and thin layer of MR data. Methods：In this study，3D CT
scan data and thin⁃layer MR data were collected from a Chinese male volunteer. Scanning range：L1⁃S5. MRI was performed using
SPCE and STIR sequences with the slice thickness of 0.5 mm. A high⁃resolution CT spiral scan was acquired with 120 kV radiogenic
tube voltage，0.75 mm slice thickness and 512×512 matrix. CT and MR date were stored in DICOM format and imported into MIDIVI to
reconstruct the 3D structure of soft and hard tissues respectively. The data of nucleus pulposus and annulus fibrosus of intervertebral
disc were measured in Midivi. According to the obtained data，the distribution of nucleus pulposus and annulus fibrosus was depicted
in MIDIVI，and registration was performed according to the anatomical marks. Thus，the anatomical model of the whole lumbar spine
with the fusion of vertebral body，intervertebral disc annulus and nucleus pulposus was obtained. Results：MR obtained 470 SPCE and
240 STIR images，and CT obtained 738 images. The volumes of the generated vertebral body and sacrum were 47.49，50.92，58.95，
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62.86，62.60，218.85 cm respectively. The intervertebral disc volumes of L1 ⁃ S1 were 11.08，12.30，13.12，13.89，13.55 cm 3
respectively. The STL data file of the full lumbar 3D model was 238 M. Conclusion：High ⁃ precision 3D anatomical data of

［基金项目］ 国家自然科学基金（82072400）；江苏省自然科学基金（BK20200001，BE2019736，BE2019679）
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通信作者（Corresponding author），E⁃mail：yaoqingqiang@126.com