ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФОРМЫ СКРЫТЫХ ОБЪЕКТОВ В МЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

В практике медицинских исследований и диагностике существует задача визуального наблюдения органов, закрытых мягкими тканями. Единственным инструментом получения информации об исследуемом объекте являются рентгеновские лучи и иногда ультразвуковые волны. С помощью методов томографии удается восстановить послойную форму "среза" объекта. Информация о серии срезов достаточна для синтеза на компьютере изображения скрытого объекта в любом ракурсе. Сущность способа заключается в следующем. При получении томограмм, достаточно часто и равномерно пересекающих объект от его начала до конца в выбранном направлении, автоматически запоминают в компьютере пространственное положение каждого среза и линию внешнего контура в пределах отдельного среза. Трехмерную форму объекта представляют в виде стопки поставленных друг на друга обобщенных вертикальных цилиндров. Образующая каждого цилиндра равна по длине расстоянию между соседними срезами, а направляющая соответствует линии внешнего контура объекта в срезе. Направляющие всех цилиндров параллельны между собой и перпендикулярны плоскости, в которой вращается рентгеновская пушка. Форму направляющей линии обычно не удается описать аналитически, поэтому эту замкнутую кривую разбивают на прямолинейные отрезки, составляющие ломаную замкнутую линию. Обобщенный цилиндр, соответствующий определенному срезу томограммы, аппроксимируют многогранником. Стопка поставленных друг на друга многогранников служит математической моделью объекта, закрытого от непосредственного наблюдения. После получения модели производят ее визуализацию методами машинной графики.

Так как основная задача такого медицинского исследования сводится к наиболее полной передаче формы объекта через изображение в различных ракурсах, то это изображение должно быть построено без теней и зеркальных бликов. Поэтому наиболее приемлемым методом отображения является метод изображения полигонального поля. Объект представляется в виде совокупности примитивов - многогранников, а поверхность каждого из них, в свою очередь, из прямоугольников, образующих замкнутую ленту, и двух торцевых многоугольников.

Для изображения такого полигонального поля применяют ортогональную проекцию, что и вычислительно эффективно, и приемлемо с потребительской точки зрения.

Отличительные признаки изображений, восстановленных из томограмм по такому алгоритму или подобному ему:

• освещенность округлых предметов плавно падает до нуля к краям объекта;
• ближайшая к наблюдателю точка на округлом предмете является самой яркой;
• отсутствует зеркальность в тени, как это бывает на фотоизображениях, связанных с помощью фотовспышки;
• при низком разрешении томограммы или недостаточной частоте срезов по предмету на изображении выделяются грани срезов томограмм и их послойная структура.