Virtual Endoscopy and Related 3D Techniques pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Hamm, B.

出品人:

页数:229

译者:

出版时间:

价格:$ 79.04

装帧:Pap

isbn号码:9783540426936

丛书系列:

图书标签:

Virtual endoscopy
3D medical imaging
Gastrointestinal imaging
Colonoscopy
Capsule endoscopy
CT colonography
MRI enterography
Image processing
Medical visualization
Minimally invasive techniques

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具体描述

Virtual endoscopy is a valuable independent diagnostic tool that is likely to become of increasing importance in the new millennium. This book provides an in-depth evaluation of the technical aspects of virtual endoscopy, and detailed information on indications, implementation, and interpretation in a clinical setting. It is designed to support radiologists and educators in approaching this rapidly developing field, will assist consumers in judging the applicability of software and hardware packages for virtual endoscopy, and will also benefit producers by highlighting current limitations and potential improvements from a clinical viewpoint.

探索数字时代的医学前沿：非侵入性诊断与治疗的新范式本书旨在为医学影像专家、外科医生、生物医学工程师以及对前沿医疗技术感兴趣的研究人员提供一个全面而深入的视角，探讨当前医疗领域中最为激动人心的发展方向之一：基于先进计算和三维重建的非侵入性诊断与治疗技术。我们聚焦于超越传统内镜检查和单一二维影像分析的局限性，迈向一个更精细、更具预测性和更个性化的医疗时代。本书的结构围绕“数字孪生”和“沉浸式体验”两大核心概念展开，详细阐述了如何利用海量医学数据构建高保真度的体内模型，并在此基础上进行模拟操作和辅助决策。我们不关注传统意义上的光纤内窥镜技术，而是深入探讨支撑下一代医疗应用的底层技术栈和临床转化路径。第一部分：数据采集与高保真建模的基石本部分奠定了构建虚拟医疗环境所需的基础技术。我们首先探讨了多模态医学图像融合的最新进展。这包括如何整合和校准来自不同成像设备（如高分辨率CT、动态MRI、PET以及先进超声技术）的数据，以克服单一模态的局限性。重点关注的是容积渲染（Volume Rendering）和表面提取（Surface Extraction）算法的优化，以确保重建模型的几何精度和组织密度的真实性。随后，章节深入剖析了实时数据处理与动态建模。在需要捕捉生理运动（如呼吸、心跳）的场景中，如何实现低延迟的三维重建是实现真正“虚拟”体验的关键。我们详细介绍了基于GPU加速的并行计算技术，以及如何利用深度学习模型进行运动补偿和伪影去除，从而生成可供交互的动态三维解剖模型。此外，书中还专门辟出章节讨论组织病理学信息的空间整合。如何将微观的组织学特征（如肿瘤的浸润边界、纤维化程度）映射到宏观的重建模型中，是实现精准手术规划的前提。这涉及到复杂的图像配准（Image Registration）算法，特别是针对非刚性形变的鲁棒性解决方案。第二部分：沉浸式交互与模拟环境构建本部分是本书的理论核心，重点在于如何将静态或动态的三维模型转化为可供操作和学习的交互式环境。我们避开了传统内镜的视角，转而聚焦于完全沉浸式的空间计算模型。先进可视化技术是关键。本书详细比较了桌面级三维可视化与基于虚拟现实（VR）和增强现实（AR）的沉浸式显示技术在医疗应用中的优劣。我们探讨了如何设计符合人机工程学的交互范式，使用户能够在虚拟空间中如同在真实世界中一样，精确地感知深度、距离和触觉反馈（通过力反馈设备模拟）。一个重要的主题是手术与介入操作的模拟。我们探讨了有限元分析（FEA）在生物力学建模中的应用，用以预测组织在压力、牵引或切割下的反应。这使得医生能够在虚拟环境中预演复杂的操作流程，评估不同手术路径的风险和成功率。书中提供了大量的案例研究，展示如何精确模拟血管穿刺、导丝置入、或肿瘤切除边界的判定过程。第三部分：人工智能驱动的决策支持与个性化医疗本部分着眼于未来，探讨如何利用计算智能来增强虚拟模型的临床价值。 AI在特征识别与病灶量化中的作用被深入剖析。我们介绍了用于自动分割（Segmentation）和分类（Classification）的卷积神经网络（CNNs）和生成对抗网络（GANs）如何辅助构建更准确的病灶模型。重点讨论了如何建立一个“数字生物标志物”系统，通过分析三维模型中的形态学、拓扑学和纹理特征，为诊断提供客观量化的依据。此外，治疗反应的预测建模是本书的另一个亮点。通过整合患者的基因组数据、影像组学特征和历史治疗数据，我们展示了如何构建预测模型，模拟不同治疗方案（如放疗剂量分布、化疗药物渗透）在患者特定解剖结构中的效果。这极大地推动了“虚拟临床试验”和“个性化剂量优化”的实现。第四部分：从实验室到临床的转化挑战最后，本书没有回避从前沿技术到实际临床应用的鸿沟。我们讨论了医疗级计算平台的要求，包括数据的安全性（HIPAA/GDPR合规性）、计算资源的部署（边缘计算与云端服务），以及系统的实时稳定性和可重复性验证。规范化与标准化是确保这些先进技术得以广泛采纳的关键。书中探讨了目前在三维数据交换格式、模型验证标准以及人机交互界面设计方面存在的行业共识和挑战。本书为读者提供了一个清晰的路线图：如何利用计算科学和沉浸式技术，构建一个高度保真的、可交互的、能够辅助复杂决策的数字医疗环境，从而最终实现更安全、更精准、更个体化的患者护理。它不是对现有内镜技术的简单描述，而是对下一代诊断和治疗范式的深入预见和技术解析。