胸腹部基础数据采集论文

1中国人体尺寸数据采集

扫描志愿者的人体尺寸基于中国标准化研究院2009年进行的中国成年人人体尺寸测量结果，该测量的样本容量为3,000人，年龄跨度为18~70岁，测量项目共计161项。该志愿者的尺寸选择参照与测量结果中的中国成年人男性50百分位的尺寸，由于志愿者很难达到每一项都完全符合50百分位，因此着重考虑其中6项，即身高、体重、胸围、腰围、臀围及肩峰宽，该6项较为重要的人体尺寸的2009年中国标准化研究院最新测量结果以及目前最新的所公布的1988年中国成年人人体尺寸数据见表1。

2志愿者扫描

CT的全称为computedtomography，即电子计算机断层扫描，最早起源于1967年，由Hounsfield设计研发。CT扫描的基本原理是人体内各组织器官对X射线具有不同的透过与吸收比，基于该透过与吸收比通过高灵敏度的相关仪器进行测量，然后通过电子计算机保存所测量的数据并进行相关处理，即可得到所测量的组织或器官的断面图像。CT扫描对生物医学中复杂结构重建可以提供良好的断面成像。以中国标准化研究院2009年的人体尺寸测量结果为目标，选择了一名身体各器官、骨骼等组织均无病变及相关病史且符合中国成年人男性50百分位尺寸的健康男性志愿者作为CT扫描对象。志愿者各项人体尺寸的测量方法与标准化研究院的尺寸测量方法一致，具体参考GB5703-2010《人体测量方法》[2]与GJB4856《中国男性飞行员人体尺寸测量》[3]，但由于缺乏专业的测量设备，因此只能按照相关的测量方法（如图1所示）大致进行尺寸测量。经过实地测量，该志愿者的主要6项人体尺寸与2009年中国标准化研究院所测量的中国成年人男性50百分位、45百分位及55百分位的尺寸对比如图2所示，可知该志愿者的主要6项尺寸与中国成年人男性50百分位尺寸均较为符合。CT扫描如图3所示，所使用的机器为美国通用多螺旋CT机，型号为LightSpeedVCT，扫描的具体参数为：管电压120kV，管电流10mA，层厚0.625mm，层间距0.625mm，床速78.74mm/sec。全身CT扫描共计1,529张断层图像，以DICOM格式存储，DICOM是美国国家电气制造商协会制定的医学图像储存与交换的标准格式，相比于CT扫描的胶片，DICOM格式的图像更加清晰、储存更加便捷，且所有像素点的坐标均可保证准确无误[4]。图4为具有代表性的志愿者CT扫描断层图像。通过CT扫描的断层图像对于胸腹部内脏等器官组织的建模较难实现，还需借助于MRI磁共振成像扫描。MRI磁共振成像是用于检查身体解剖学及生理学的医用图像技术，利用磁场及无线电波来对身体进行成像，可以更清晰地重现内脏及韧带等组织器官。对该志愿者进行d胸腹部内脏的MRI扫描如图5所示，扫描仪器型号为SIEMENSMAGNETOMAera1.5T，层厚为1.5mm。

3提取扫描点云数据

将CT及MRI扫描的DICOM数据导入医学影响处理软件Mimics中，通过阈值分割，基于骨骼、内脏等在扫描图像中的不同灰度值可分别进行提取，提取的点云数据可用于三维CAD几何建模。图6为基于该CT扫描的胸腹部骨骼的三维重建点云模型示例。

4结语

本文通过对一名基本符合中国成年人男性50百分位尺寸的志愿者进行胸腹部CT及MRI磁共振扫描，获取了其胸腹部骨骼及主要内脏的形态尺寸，以DICOM格式存储的扫描数据可方便的用于点云提取以进行三维CAD几何建模。

作者：尹彦 马春生 吕方 单位：中国标准化研究院 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室