基于标记点形成实时动态耳廓三维影像导板的实验研究

作者：顾勤浩; 何乐人^*; 杨晨

来源：中华整形外科杂志, 2021, 37(01).

• 先天性小耳
• 耳廓
• 成像, 三维
• 增强现实
• 影像导板

目的设计一种基于标记点的实时动态耳廓三维影像导板, 并对其进行评价。方法以1个商品化人头模型以及2019年8月于中国医学科学院整形外科医院招募的3名志愿者为研究对象, 其中男性2名, 女性1名, 年龄24～27岁。运用ITK-SNAP 3.6.0和MeshLab软件(V 2016.12.23) 对3名志愿者的头颅CT图像进行三维重建, 获得虚拟耳廓三维模型。通过人头模型论证标记点放置的最佳数量为3个, 最佳位置为眉角、鼻尖及耳垂下点, 利用这3个标记点将虚拟耳廓三维模型与对应的真实耳廓进行关联注册, 通过投影仪将虚拟耳廓三维影像投射至对应的真实耳廓, 红外线动态捕捉仪捕捉标记点位置变化对投射图像进行实时跟踪, 通过计算注册后的重合误差率、跟踪过程中的重合误差率、投射图像变形率和追踪延迟度, 评价实时动态耳廓三维影像导板的注册精准度、跟踪精准度、投射图像变形度及跟踪延迟度。结果注册后平均重合误差率为2.5%(正常人双侧耳廓大小差距为2.7%);在顺时针旋转30°内跟踪平均重合误差率小于2.7%;在顺时针旋转30°与逆时针15°范围内投射图像变形率小于2.6%, 一定旋转角度范围内平均重合误差率和投射图像变形率小于2.7%, 说明一定旋转角度范围内跟踪精准度高, 投射图像变形度小, 跟踪延迟时间均小于0.1 s, 满足手术需求。结论成功构建了基于标记点的实时动态耳廓三维影像导板, 其注册精准度高、跟踪精准度高、投射图像变形度小、跟踪速度快, 为将来其应用于临床耳廓再造术打下基础。

• 单位
  中国医学科学院北京协和医学院