Método de superfície na visualização 3D da dissecção do crânio humano
A surface method for visualising the 3D dissection of the human skull
Klemt, A.; Infantosi, Antonio Fernando Catelli
Rev. Bras. Eng. Bioméd., vol.16, n1, p.21-37, 2000
Downloads: 7
Views: 1093
Resumo
Para simular a dissecção do crânio humano e acelerar o processo de visualização 3D foi desenvolvido um método baseado em reconstrução de superfície, flexível quanto a complexidade e natureza do objeto a ser reconstruído estruturas anatômicas ou histológicas, bem como quanto a aplicação - planejamento cirúrgico, sistemas tutoriais etc. Na avaliação do método, além de objetos geométricos convexos e côncavos, foram utilizadas 225 imagens (587x341 pixels) de Tomografia Computadorizada do crânio do Visible Human, com distância de 1 mm entre cortes, formando 102.620 faces triangulares. O método proposto consiste em se criar Unidades Espaciais, que dividem o espaço em regiões de igual volume e permitem organizar as faces segundo características comuns, como posição espacial e normal à face. A partir da informação sobre o(s) plano(s) de dissecção (qualquer inclinação) e do lado a ser retirado, as faces são classificadas em dissecadas, mantidas e atraves sadas, até que não mais existam faces atravessadas, utilizando portanto uma abordagem divide and conquer. Assim, obtêm se um conjunto de arestas criadas pela dissecção que formam o contorno da superfície de dissecção. Para mais que um plano de dissecção, as operações lógicas "E" e "OU" são empregadas. Os resultados, utilizando o crânio humano e mandíbula, mostram que o método de Visuali zação de Superfície proposto possibilita a exploração do interior, através da simulação de dissecção por planos, o que geralmente só é atribuído aos métodos de Visualização de Volume. A implementação deste método em microcom putador, equipamento reconhecidamente não sofisticado, indica a potencialidade de seu uso em sistemas interativos, por exemplo, para o ensino da anatomia.
Palavras-chave
Dissecção Anatômica, Visualização 3D de Superfícies, Crânio Humano, Visible Human, Computação Gráfica.
Abstract
Visible Human data set, with 1 mm distance between slices, from which 102.620 triangular faces were defined. The method proposed consists of dividing the space into regions of equal volume - Space Units, according to which the faces are organised by position and surface normals (SUN). To accelerate the visualisation process a priori knowledge of the gradient of faces is considered by clustering them according to their SUNs during the pre-processing phase. For uniform geometrical objects, an average reduction of 33% in reading faces and 66% in testing visibility is achieved. In accordance with the dissection plane(s) of any inclination, and the side to be dissected, the faces are classified in a divide-and-conquer approach into dissected, maintained and cut, until there are no more divided faces, as the edges creates form the contour of the dissection surface. If more than one dissection plane is required the Boolean operators "AND" and "OR" should be used. For the human skull and jaw, the proposed Surface Visualisation method permits to explore the interior of these structures by simulating the dissection using any cutting plane, a facility usually only available with Volume Visualisation methods. This novel method was implemented on a microcomputer, thus suggesting its potential use in an interactive environment, such as in tutorial systems.
Keywords
Anatomic Dissection, Human Skull, Visible Human, 3D Visualisation, Surface Rendering, Volume Rendering, Computer Graphics.