mimics中文版教程持续更新版.pdf

1、第二章第二章 Mimi 本教程的第二个例子中，我们将为你展示 Mimics 的一些基本功能，所要讨论的主题如下：打开工程 Opening the Project 窗口化 Windowing 二值化 Thresholding 区域增长 Region Growing 建立 3D 表示 Creating a 3D representation 显示 3D 表示 Displaying a 3D representation STL+过程 STL+Procedures 生成 STL 文件 Generating a STL file RP 分层过程 RP Slice procedures 生成一个轮廓文件

2、 Generating a contour file 生成支持文件 Generating supports 结果视图 View of the end result 1.打开工程打开工程 在文件菜单栏中，选择打开工程选项（或者直接用快捷键 Ctrl+O），打开对话框中将显示工作目录中所有工程，双击打开 mimi.mcs 文件。所有的图片都被打开并显示在三个视图中，右边视图是轴视图（xy-view 或者 axial view），左侧上面的视图是前视图（xz-view 或者 coronal view），左侧下面的视图是侧视图（yz-view 或者 sagittal view）。不同颜色的交叉线代表了

3、每个视图的等高线（contour lines），每条指示线能够标记相关视图的切片。你可以在任意视图的 CT 图片的任意位置直接用鼠标点击你想要操作的位置，交叉线的位置将会到达你所点的位置，所有试图将更新显示为相关的切片。如果视图中有些方位标记有错需要修改，在 File Change Orientation 中打开窗口你可以通过右键鼠标选择正确的方位。在菜单栏 View Indicators 中可以选择分别关闭刻度线（Trick Marks）、交叉线（Intersection Lines）、分片位置（Slice Position）、方位字符（Orientation strings）指示器。窗口右

4、侧的滚动条可以用来转动视图中的图片。在当前工程中（Mimi），所有的视图是正确的。如果你想在图片集中除去某些不合适的图片，用教程案例 1 中的方法，在 File Organize Images 中进行操作。2.窗口化窗口化 首先，我们必须把不同视图中的图片对比度调整到一个合适的值。对比度的增强，有助于选择不同密度的部分，例如骨头和脑肿瘤，这个操作可以在任何时候做。可以在工程管理器的对比度标签中改变之 对比度标签显示了工程的直方图，并且用一条线代表了“窗口”，灰度值或者 HU 值低于这条线的起点值的地方将会显示为黑色，所有灰度值在这条线终点值之上的将显示为白色，灰度值在窗口值之间的地方将显示为渐

5、变的灰色。你可以单击鼠标左键拖动“窗口线”到想要的位置来改变“窗口”的大小，要想移动“窗口”，选择那条线并拖动到新的位置即可。你也可以在标签底部选择预先定义好的窗口。下面将描述想要获得一个好的分片掩膜需要进行的步骤。一个分片掩膜是你所感兴趣的像素所组成的一个你可以进行处理的对象。一般可以建立多个独立的或者不独立的掩膜，不同的掩膜用不同的颜色标记。通常要获得最终的掩膜可能需要几个不同的掩膜来相互操作而得到。3.Thresholding 二值化二值化 二值化保留分割对象的图片中灰度值大于或等于阈值的像素，有时需要定义阈值的上界和下界，分割掩膜将保留所有灰度值在上下界之间的像素。例如，比较小的阈值选

6、择病人的软组织比较容易，阈值比较大则只会保留比较稠密的部分。定义上界和下界阈值选择神经部分就比较容易。如何定义一个好的阈值取决于建模的目的，如果你想要一个好看的模型，建议使用比较小的阈值，因为这样建出的模型洞比较少；相反，如果是为了建立义肢的模型服务的话就推荐使用比较大的阈值。单击 Threshold 按钮。通过 Threshold Toolbar 的滑动条来改变阈值 选择一个合适的阈值的窍门：看不同的图片，你可以改变图片：使用 arrow，page up 和 page down 使用窗口右边的滑动条 移动切片指示器 单击 Profile 按钮 在轴视图中穿过骨头画一条线：在软组织地方单击鼠标

7、左键来标记起始点，拖动鼠标穿过骨头后单击，这样沿着这条线就产生一个强度截面，这些直横线代表了你现在的阈值。点击Start Thresholding，上下拖动下界直线来设定一个好的阈值。如果你想要一个好看的模型，就选择比软组织强度平衡水平稍高一些的阈值；如果你想做一个义肢模型，就把线拖到软组织平衡水平和骨头最大值之间。当选择好合适的阈值时，单击 End Thresholding 保存当前阈值。过程中你可能需要放大图片的局部，方法如下：首先，从 zoom 按钮旁的下拉菜单，选择 Box，点击 Zoom 按钮，这是光标显示为一个小型放大镜，在图片上单击鼠标左键，划定放大的区域矩形之后放开则放大，若要

8、返回到整个图片，单击 Unzoom 按钮 对 Mini 来说，一个好的阈值大约是 270（Hounsfield scale），阈值在 Threshold工具栏的 Min.box中显示。要结束阈值选择，单击 Apply 按钮。在 Thresholding 操作之后，将创建一个绿色掩膜，在一个工程中你可以有不同的掩膜，但你只能在有效掩膜上进行操作，在工程管理器重的掩膜选项卡中选取掩膜则该掩膜变为有效掩膜（被激活）。如果工程管理器没打开，在菜单栏 view 中选择工程管理器按钮 如果想隐藏某些掩膜，点击对应的眼镜即可。4.Region growing 区域增长区域增长 区域增长工具能够将二值化得到的

9、分割分成几块，同时去除漂浮像素 单击 Region growing 按钮或快捷键 Ctr+R，鼠标的光标现在显示为十字，同时可看到Region Growing 窗口在屏幕上显示。选取源掩膜（这里取 Green）和目标掩膜（一个新掩膜），在感兴趣的对象（头骨的一部分）的绿色区域单击鼠标左键，此时程序开始计算新的分割，所有当前分割对象中与标记点相连接的点将组成一个新的掩膜，这个新的分割标记为黄色。点击 Close 按钮关机 Region growing 窗口 在视图工具栏中选择 Yellow 掩膜，隐藏绿色掩膜之后可检查 Yellow 掩膜是否正常。在不同图片中（不同视角？）检查掩膜 当检查图片之

10、后，如果一切正常，则可以建立 3D 图形了。提示：在区域增长之前必须进行二值化，因为二值化以后所有之前做的工作都没掉了。5.创建一个创建一个 3D 表示表示 在掩膜标签中你能够看到所有之前创建的掩膜以及他们各自的阈值，这些掩膜的名字是Green 和 Yellow，被选中的掩膜则为 active 的。现在你暂时还知道 Yellow 掩膜包含头盖骨，但一个月之后，当你重新载入该工程的时候，你可能很难记起你所存储的结果，因此，最好重命名掩膜，方法为单击 Yellow 为可编辑状态，输入新名字即可。单击 Calculate 3D 按钮“Calculate 3D Models”对话框显示 这时你可以选择

11、用哪些掩膜来创建 3D 模型，多选的话只需按住 Ctrl 键选择即可，这个例子中只选择 skull 掩膜，单击 Calculate 按钮，则生成一个 3D 对象 你可以设置所生成模型的可视化质量，这个只是在屏幕上显示的效果，不影响你在 RP 机器上实际创建的模型。当然，质量越低，生成模型的时间越少，且之后加载的时候占用的内存也就越少。6.显示一个显示一个 3D 表示表示 你可以在右边垂直的 3D 工具栏上设置不同生成的 3D 模型的可见性，这也可以在工程管理器的 3D 对象标签中点击小眼镜来设置。当 3D 图像加载之后，可进行以下操作：通过按钮来旋转模型，此按钮在 3D 窗口的右侧，或者点击鼠

12、标右键移动来旋转 通过按钮来选择不同的标准视角，如顶部，前面，底部等 通过按钮来进行缩放，通过按钮进行移动 右键选择 Color 选项，可以改变模型的颜色 点击 Toggle Transparency 按钮可以设置模型显示为透明的，你可以单击 3D 对象标签的透明度一栏的按钮选择不同的透明程度（high-medium-low-opaque）要改变背景颜色，可以到 View 3D Background Color 选择你喜欢的颜色 7.STL+过程过程 PS：STL=STL 文件，一种 3D 模型文件格式 STL（STereo Lithography 的缩写），是一种为快速原型制造技术服务的三维

13、图形文件格式。在 Mimics 和 STL+之间的中间文件格式可以为以下几种：“.3dd”文件 掩膜 3D 对象 你可以通过点击工程管理器的掩膜标签中的 Export 3dd 按钮或者主工具栏的 Export 3dd 来生成一个 skull.3dd 文件，单击 Save 按钮之后.3dd 文件将被保存在 MedData 文件夹中。这一步并不是必须的，机器文件的计算也可以直接在掩膜或者 3D 对象上进行。单击工程管理器中的掩膜标签上选择动作列表中的 STL+按钮，一个窗口将出现，有三个不同的标签提供三种选择。选择掩膜标签，选择 skull 掩膜并点击 Add 按钮，如果想选择 3D 对象的话就选

14、择 3D 标签。请注意，可以选择多个掩膜，或者多个 3D 对象，但不能太难过同时选择掩膜和 3D 对象 如果你有兴趣为快速成型(Rapid Prototyping)创建中间文件，或者导出一个 STL 或 VRML 文件，请继续看下面的教程：在选择了掩膜或者.3dd 文件和按了 Add 按钮之后，文件会出现在输出区域，如果愿意你可以改变输出文件名，比如为 skull 选择输出格式，有许多不同的输出格式，如 STL,VRML 7.1 生成生成 STL 文件文件 点击 Next 按钮，将会出现转换到 STL 对话框 你可以使用屏幕截图中的所有参数，进一步的关于参数的解释可以查询手册，也可以点击hel

15、p 按钮 选择合适的参数，然后单击 Finish 按钮，将生成一个 STL 文件 8.快速成型快速成型（RP，Rapid Prototyping）分层分层过程过程 8.1 RP 分层分层过程过程 在 RP 分层对话框中，你可以由一个掩膜或者 3dd 文件生成一个轮廓文件，由一个轮廓文件生成一个支持文件 8.2 生成一个轮廓文件生成一个轮廓文件 在工程管理器的掩膜标签中选择动作列表中的 RP Slice 按钮，从刚刚打开的 RP 分层窗口的掩膜标签中选择 skull 掩膜，点击 Add 按钮，掩膜将在下面的区域中显示，选择 SLI输出格式。单击 Next 按钮，出现转换到 RP 格式对话框，你可

16、以使用对话框中的参数 点击 Next 按钮，出现计算参数对话框，按如下显示填写值 参数的进一步解释可查看手册 单击 Finish 按钮，计算开始然后生成一个 SLI 文件 若要计算支持结构，继续看教程：8.3 生成支持生成支持 为了建立一个 Stereolithography 对象，要用 RP 分层模块处理分层文件直接生成一个支持文件。打开 RP 分层窗口，选择轮廓文件标签，在输入格式区域选择.SLI 选项，选择你之前创建的文件，点击 Add 按钮 当一个轮廓文件被选择时，点击 Next 按钮，打开下面所示窗口：注意：也可以为 Stratasys machines 产生分层文件，请参考 STL

17、+指导手册查看如何在快速切片（Quickslice）中使用这些文件 该程序默认，所以整个模型都被支持，然而这并不必要。从底向上建厂分层，寻找新的islands，为了防止这些 islands 在创建过程中浮动，需要支持他们。在“Mimi”的情况下，一个支持到达层高 50.00 足够了（取决于所使用的 resin？）点击 Finish 按钮开始支持生成，将产生一个 SLI 文件 现在，你就有了一个模型和一个支持文件！好运！9.生成的结果生成的结果 第三章第三章 Simon 这个 Simon 的案例是一个牙科手术，病人的下颌骨部分缺齿，因此需要植入假牙。首先，扫描假牙，这个假牙像新牙一样被植入。在

18、CT 扫描时，病人把这些假牙放在他嘴里的相应位置。因为假牙是有硫酸钡（一种不透明材料）做成的，所以在 CT 图汇总你能够看到骨头和假牙。这样的一个过程给出了一个比较好的结果，使得医生能够做更好的计划。这个 Simon 工程中时下颚和假牙的 CT 扫描图，你需要把下颚骨和假牙分离开。我们即将从以下几个方面讨论：打开工程 准备数据 窗口化 Windowing 二值化 Thresholding 区域增长 Region growing 编辑 Editing 人工制品 Artifacts 多粒子 Multiple particles 扫描假牙（义齿）Scan prosethesis 布尔操作 最终结果

19、1.打开工程打开工程 在 File 目录中，选择 Open（或者使用快捷键 Ctrl+O），双击文件 Simon.mcs 2.数据准备数据准备 2.1 窗口化窗口化 具体做法见“Mimi”案例 2 2.2 二值化二值化 在轴视图中找到下颌骨（没有牙齿，比如在位置-30.50 处），点击 Profile line 按钮，画一条穿过骨头的线。下图显示了所画的剖面线以及剖面对话框：点击 Start thresholding，把阈值线拉到 538（Hounsfield scale），二值化之后保存设置，关闭对话框。2.3 区域增长区域增长 点击 Region Growing 按钮，然后在头骨的骨头上单

20、击一下，则开始区域增长，此时头骨部分被添加到一个新的掩膜，在工程管理器的掩膜标签中把该掩膜的名字改为“skull”，取消之前掩膜的可见性（取消之前要确保 skull 掩膜被激活）。2.4 编辑编辑 2.4.1 分离上颌骨和下颌骨分离上颌骨和下颌骨 我们必须手动分离上颌骨和下颌骨，因此我们需要在上、下颌骨之间的某个地方从有效的掩膜中擦除一层，然后再下颌骨上做区域增长，结果将会使上、下颌骨在不同的掩膜，因此就分开了。观察侧视图把水平线指示器放在上颌骨和下颌骨之间，请注意并不是在每张图片里都可以清晰的区分开它们，所以应该找到最好位置。如下图：在相关的轴向试图中，必须从有效掩膜中擦除所有的像素，上图中

21、和水平指示器相关的轴视图的位置在-4.50，在对应位置点击 Edit masks 按钮，选择 Erase 模式，选择一个大的矩形光标，去除有效掩膜上的所有像素，确保擦除所有而没有遗漏的地方。到数据集中的下层图片中对下颌骨做区域增长（不要激活 Leave Original Mask 选项），现在你就有两个掩膜了，一个是下颌骨，另一个是上颌骨的。注意：在区域增长工具栏中，如果你启动了 Leave Original Mask 选项，区域增长所选择的像素就会被放进一个新的掩膜中，同时在原掩膜中也会保留，如果区域增长的结果不令人满意，你仍有原来的完整的掩膜，因此你可以重新开始再进行一次区域增长。如果该选

22、项没有被启动，区域增长选择的像素就会从原掩膜中去除，这种情况下，你就不能再从同样的原掩膜中再进行一次区域增长了，因为原来的掩膜已经发生了变化。分别改变两个掩膜的名字为“mandible”和“maxilla”，下图中展示了两个掩膜，红色的线知识了被从有效掩膜中擦去的图层。但注意，因为不可能 100%正确的分离，我们人需要对图片进行编辑来确保属于下颌骨的像素真正的都在下颌骨掩膜中。滚动头部图片，检查是否属于下颌骨的每个像素都在正确的掩膜上，你有注意到64.50 位置上的一些本属于上颌骨的像素（左侧图片中）被错误的放在了下颌骨掩膜中吗？移动两条指示线直到他们的交叉点指示出错误的像素（像上图那样的），

23、属于上颌骨牙齿关系到两个图层的像素，在两个相关的轴向图片中（位置-6.50 和位置-5.50），从下颌骨的掩膜中擦掉牙齿。你不太可能弄错，因为牙齿的部分也会被指示线的交叉点标明（如下图所示）？如果在头部图片中两层像素都显示为灰度值，你就可以确定你已经从 mandible 掩膜中擦出了真个牙齿。否则，继续移动头部图片中的指示器直到它们的交叉点找到错误颜色的点，在周视图中，去除有效掩膜中被指示的像素。注意：你仍可以按住 SHIFT 键来实现一键擦除功能。轴视图（位置：左图-5.50，右图-6.50）：指示线指出了不属于下颌骨掩膜的牙齿部分。在侧视图中位置 87.25 处（或者头部图片位置 43.2

24、5），可以看到另一些像素坏点，但这次是相反的情况。三层属于下颌骨的像素却不在 mandible 掩膜中，其中两层归属于 maxilla 掩膜，另一层是我们最开始分割时擦除的。跟之前一样，用指示线标记这些像素，如下图所示。在相关轴向图片中（位置-4.50和-3.50 和-2.50），这些像素应该被加入到 mandible 掩膜中，我们将使用一个本地阈值来实现，为了弄清楚这个阈值，需要插曲一下。指示线指出应该属于 mandible 掩膜的像素（侧视图）本地阈值（Local threshold）：在填充体（obturator）实例中提到，在编辑工具栏中有三个可选模式：画 draw，擦除 erase

25、和阈值 threshold，阈值模式（Ctrl+T）就是用来设置本地阈值的，也就是说如果你在一张图片的某块区域应用本地阈值的话，这个阈值就不会对工程里的其他图片产生作用，注意区分我们在案例开始时设置的阈值是全局阈值，全局阈值对数据集中的所有图片都产生作用。当你启动这个模式之后，包含默认阈值的对话框就会出现，双击其中一个可进行修改，修改完之后按 Enter 键完成修改。当你在图片上移动擦除矩形时，所有在阈值之内的像素将会被添加到有效掩膜中，在阈值范围内的本来就属于有效掩膜的像素，如果没有灰度值将会被从掩膜中去除。本地阈值范围 我们暂时不需要修改阈值，在之后取出图像伪影时就需要修改了。可能你在想为

26、什么不采用 obturator 例子中使用的画线的方式把属于下颌骨的像素添加进去，如果使用画线的模式就不能把像素添加进掩膜中吗？当然可以，但和阈值模式是有区别的，区别在于画线模式中你的光标所触及的像素都将被添加，但阈值模式中，只有 HU 值在阈值之间的像素才会被添加进去。在这种情况下，我们应该考虑像素的灰度值来添加，这样我们的分割才更精确。快捷键 Ctrl+T，编辑工具栏就会出现，阈值模式已被选择，光标形状选为圆形，大小和牙齿相近，切记操作之前应该确保下颌骨掩膜已被设置为有效的。点击鼠标左键在牙齿上移动光标，确保你覆盖到整个牙齿。你可以通过在前视图和侧视图中检查：如果其他掩膜中有下颌骨掩膜的颜

27、色没关系，否则就有可能你漏掉了某些像素。万一你不小心多添加了不属于下颌骨的像素，只需选择 Erase 模式，擦掉多选的就可以了。当你在必要的轴视图进行多次本地二值化之后，你应该获得如下图所示的侧视图：本地二值化之后的侧视图 至此，我们才把整个下颌骨包含在了下颌骨掩膜中。2.4.2 伪影伪影 目前为止，因为有伪影，图片看起来还不够完美，我们需要再次进行本地二值化来去除伪影，这次就不能想上面添加像素一样使用默认阈值了。快捷键 Ctrl+T 进入编辑模式，同样已选择阈值模式。在阈值窗口中，修改阈值 1 为3000（HU），在伪影上移动光标，由于伪影的 HU 低于牙齿的 HU，则伪影将会消失。为什么要

28、选择如此高的阈值呢？因为伪影的 HU 值小于牙齿，通过设置高阈值，掩膜上的伪影由于灰度值不在范围内，因此就会被去除。如果你不小心光标放到了牙齿上，牙齿将保留在掩膜中，但边缘的 HU 值较低，所以可能消失，如果真的被去掉了，不要紧张，把阈值设置为默认值，把光标放在被去掉的地方来恢复边缘。按照所述方法，滚动轴视图，去除所有下颌骨掩膜中的伪影。通过本地二值化，左图中伪影被去除，结果如右图。2.4.3 多粒子多粒子 现在来尝试着生成下颌骨的 3D 模型。点击 Calculate 3D 按钮，选择下颌骨掩膜来生成，你将会看到如下警告，选择 Yes。点击 3D 按钮查看 3D 模型，旋转模型，你会发现在下

29、颌骨附近漂浮着一些例子，这就是为什么你看到上面警告信息的原因。这些粒子来源于去除伪影的步骤，为了避免这些粒子，需要在生成 3D 模型之前先做区域增长。点击 ED 试图按钮再回到轴视图，点击 Region growing 按钮，再点击下颌骨，把生成新的掩膜命名为“Total mandible”，现在就可以生成最终的 3D 模型了，你可以把之前生成的 3D 模型删掉。2.4.4 扫描义齿扫描义齿 你能在 3D 模型中区分真牙和假牙吗？其实非常简单，人本身的牙齿和骨头是项链的，但假牙就没有。病人左边有三颗义齿，右边有一颗，下图中，义齿（轴视图）已经用红色矩形来标记。轴视图中用矩形标记义齿 我们更希望

30、把下颌骨的真牙和假牙分在不同的掩膜中，有两种方法：一是处理之前得到的最终下颌骨掩膜，除去其中的假牙，二是对假牙进行分割。我们选择后者，将对假牙进行两次区域增长，左右两边各一次。但进行区域增长之前，必须保证义齿已经完全和真牙完全分开，因此需要去除义齿周围和连接到义齿的像素，目的是是每张图片中义齿完全的独立出来。谨记以下建议：一定要去除义齿周围的足够的像素，因为有时候在 2D 视图中看起来没有连接，但 3D 中确是连起来的。工程管理器掩膜标签 使最后一次生成的下颌骨的掩膜成为有效掩膜，点击掩膜标签工具栏中的 Dulpicate按钮，将会生成这个掩膜的复制品，我们将保持原掩膜不变，在后面会对其进行布

31、尔操作，而利用复制掩膜来进行义齿分割。如果你不喜欢掩膜的颜色可以换一种你喜欢的颜色，转动轴视图，去除义齿周围的像素，记得是足够的像素，下图显示的是位置在-11.50 处的轴视图。在这一层中义齿已经和真齿分离 如果你已经完全分离了义齿，就按 Region Growing 按钮进行区域增长，确保你的目标掩膜是一个新的掩膜（如果不是，在下拉菜单中选择“new mask”）且选中 Leave Original Mask 选项。先点击左侧（或右侧）义齿，如果你完全分离了义齿，则在目标掩膜中只有义齿会显示颜色，否则就要重新进行分离，激活之前的掩膜，删除列表中最后一个掩膜（即区域增长生成的掩膜）。另外，在你

32、看不到义齿的图层中，这有助于去除一些义齿附近属于牙齿的像素。在右侧（与上面相反）的义齿重复这些操作，给对应的掩膜进行对应的命名。2.5 布尔操作布尔操作 现在总结一下我们所生成的掩膜：完整下颌骨掩膜，左侧义齿掩膜，右侧义齿掩膜。前面提到，我们的目的是得到没有义齿的下颌骨，通过布尔操作，我们能够达成目的。点击 Boolean operations 按钮，有以下计算式子：不含义齿的下颌骨=整个下颌骨 左侧义齿 右侧义齿 按如下步骤进行操作：步骤一：掩膜 A：完整下颌骨 操作：减去 掩膜 B：左侧义齿 结果：新的掩膜（暂名为掩膜 C）操作结束后，点击 Apply 按钮 步骤二：掩膜 A：掩膜 C（第一步得到的）操作：减去 掩膜 B：右侧义齿 结果：新的掩膜 操作结束后，点击 Apply 按钮 点击 Close 按钮，最后生成的掩膜就是不含义齿的下颌骨，计算生成 3D 模型，同时显示左右侧义齿，其余 3D 可以不显示，你将可以得到如下图显示的模型。3.结果视图结果视图