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基于WebGL的医学影像系统的设计与实现.pdf

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华中科技大学硕士学位论文

摘要

随着各种不同的医学成像技术的产生和发展,影像学医生可以通过这些影像数据

来辅助诊断患者的病情,在临床研究中,医学影像也起到了关键的作用。在手机和移

动互联网的普及下,医生对查看医学影像的软件提出了新需求,他们期望这些医学影

像阅片软件能在不同的平台下使用,无需安装客户端,并且能提供完整的二维影像渲

染和三维重建功能。基于Web开发的线上影像系统可以很好满足这些需求。

近年来,用于Web的渲染接口WebGL让在网页中渲染复杂图像成为可能,新版

本WebGL2加入了三维纹理和纹理压缩等特性,大大提高了渲染医学影像的效率。

基于此背景,开发了一个基于WebGL的医学影像系统,以实现跨平台阅片和影像数

据管理的需求。为了提高系统的可扩展性,在开发实践中我们利用Monorepo方式来

管理前端库,并使用React框架编写代码。系统在后端集成Orthanc微服务实现对影

像文件的存储和解析,主要业务集中在前端中处理,前端拥有三个模块:影像数据管

理模块,二维阅片模块,三维阅片模块。影像数据管理模块负责影像数据的上传,下

载,搜索和查看等功能。二维阅片模块实现在Web页面中流畅显示生物组织的横截

面影像,并提供了大量阅片工具。三维阅片模块利用WebGL2实现了多平面重建,

体绘制,面绘制的三维重建方法。多平面重建与二维阅片结合实现了复合显示,为了

提高体绘制算法的渲染效率,引入了射线-盒子相交算法来优化体绘制算法,对于面

绘制算法中存在模糊面的问题,使用了一种改进的等价类表方法来解决。

通过测试,Web系统在运行过程中能完成对影像数据的管理,并在渲染模块中

完成对影像的二维阅片和三维重建,满足了医生的功能需求。系统运行稳定,操作界

面直观可用性强,能流畅渲染二维和三维影像,满足了非功能需求。系统总体达到预

期目标,同时具有较强的可扩展性和可维护性。

关键词:医学影像;三维渲染;WebGL;React框架

I

华中科技大学硕士学位论文

Abstract

Withtheemergenceanddevelopmentofvariousmedicalimagingtechniques,

radiologistscanusetheseimagingdatatoassistindiagnosingpatientsconditions.In

clinicalresearch,medicalimagingalsoplaysacrucialrole.Withthepopularityof

smartphonesandmobileinternet,doctorshaveexpressednewrequirementsforviewing

medicalimagessoftware.Theyexpectthesemedicalimageviewingsoftwaretobeusable

ondifferentplatformswithouttheneedforclientinstallation.Furthermore,theyshould

providecomplete2Dimagerenderingand3Dreconstructioncapabilities.Web-based

imagingsystemsdevelopedusingwebdevelopmenttechnologiescaneffectivelymeetthese

requirements.

Inrecentyears,therenderinginterfaceWebGLforthewebhasmadeitpossibleto

rendercompleximagesonwebpages

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