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# 头颈部 CT 仰头形变工具使用说明
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## 1. 工具用途
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本工具用于将一组头颈部 CT DICOM 序列模拟成“仰头/后伸”状态，并输出新的 DICOM 序列和一张前后对比图。
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适用场景：
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- PPT 展示
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- 方法演示
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- 头颈部体位变化的初步可视化
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- 插管体位下的仰头效果模拟
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注意：本工具生成的是模拟形变结果，不应直接作为临床诊断或治疗计划依据。
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## 2. 文件说明
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用户版文件夹内包含：
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- `启动头颈CT仰头形变工具.bat`：双击启动程序
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- `head_extension_app.py`：主程序
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- `generate_head_extension_video.py`：视频生成脚本
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- `video_generator_app.py`：视频生成图形界面
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- `requirements.txt`：Python 依赖包列表
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- `使用说明.md`：本说明文档
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- `生成0到20度仰头视频.bat`：生成角度连续变化视频
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## 3. 运行环境
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需要安装 Python 3.8 或以上版本。
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首次使用前，在当前文件夹打开命令行，执行：
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```bat
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pip install -r requirements.txt
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```
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如果已经在原电脑环境中配置好依赖，可直接双击启动。
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## 4. 启动程序
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双击：
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```bat
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启动头颈CT仰头形变工具.bat
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```
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若窗口没有打开，请在命令行中运行：
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```bat
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python head_extension_app.py
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```
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这样可以看到具体报错信息。
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## 5. 输入数据要求
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请选择一个只包含同一套 CT 序列 `.dcm` 文件的文件夹。
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建议：
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- 使用轴位 CT 序列
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- 同一文件夹内不要混入多个 series
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- 文件扩展名最好为 `.dcm`
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- 推荐使用层厚较薄、覆盖完整头颈部的序列
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## 6. 操作步骤
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1. 点击“选择”，选择输入 DICOM 文件夹。
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2. 点击“选择”，选择输出文件夹。
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3. 调节“仰头角度”滑块。
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4. 调节“过渡平滑宽度”滑块。
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5. 点击“更新预览”查看快速示意。
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6. 点击“生成形变 DICOM”。
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7. 等待完成提示。
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## 7. 参数说明
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### 仰头角度
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控制头部后伸程度。
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建议范围：
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- `5°`：轻微仰头
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- `10°-15°`：较明显仰头
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- `20°`：展示效果较强
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### 过渡平滑宽度
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控制头部旋转区域和肩颈固定区域之间的过渡范围。
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建议：
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- 默认 `90`
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- 如果连接处仍有割裂感，可增大到 `110-140`
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- 如果整体形变过软，可减小到 `60-80`
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- 不建议使用过小数值，否则颈椎附近可能出现上下两段不连续的视觉效果
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## 8. 输出结果
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程序会在输出文件夹中生成：
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- `ct_original/`：原始 Original 完整 DICOM 序列
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- `ct_hard_boundary/`：硬边界 Hard boundary 完整 DICOM 序列
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- `ct_gaussian_smooth/`：高斯平滑 Gaussian smooth 完整 DICOM 序列
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- `ct_soft_transition/`：软过渡 Soft transition 完整 DICOM 序列
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- `ct/`：兼容旧版本的软过渡 Soft transition DICOM 序列
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- `process_comparison_4states.png`：四种状态过程对比图
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- `process_screenshots/`：四种状态的单独截图
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- `before_after_preview.png`：前后对比图
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其中各个 `ct_*` 文件夹均可用 DICOM 查看器打开，也可作为后续 CT 三维重建的数据基础。
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## 9. 常见问题
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### 预览和最终 DICOM 完全一样吗？
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不完全一样。
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预览是快速 2D 示意，用于快速查看角度方向和大致效果；最终输出 DICOM 使用三维软过渡位移场生成。
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### 为什么输出需要一段时间？
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程序需要读取 CT、生成三维位移场、重采样体数据，并重新写出 DICOM。300 层 CT 通常需要 1-3 分钟。
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### 为什么连接处仍可能有轻微不自然？
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目前方法使用软过渡位移场模拟头颈后伸，不是完整的多节颈椎生物力学模型。如果需要更真实的临床级结果，需要进一步标注各颈椎旋转中心并建立多段运动模型。
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### 中文路径会不会影响运行？
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程序内部会自动把临时文件放到系统英文临时目录，尽量避免中文路径导致的第三方库兼容问题。输入和输出路径可以使用中文。
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## 10. 推荐展示设置
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用于 PPT 展示时，建议：
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- 仰头角度：`12°-20°`
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- 过渡平滑宽度：`90-120`
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- 使用输出的 `process_comparison_4states.png` 或 `before_after_preview.png`
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如果希望展示角度连续变化，可另行生成视频动画。
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## 11. 生成 0° 到 20° 连续变化视频
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用户版文件夹内提供了视频生成功能，可生成一段从 `0°` 平滑变化到 `20°` 的仰头动画。
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双击：
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```bat
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生成0到20度仰头视频.bat
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```
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程序会打开一个视频生成窗口。
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在窗口中可以：
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- 选择 DICOM 文件夹
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- 选择输出视频位置
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- 调节最大仰头角度
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- 调节动画时长
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- 点击“生成视频”
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生成的视频位于：
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```bat
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ppt_video\head_extension_0_to_20deg.mp4
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```
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视频参数：
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- 分辨率：`1920 × 1080`
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- 帧率：`30 fps`
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- 动画时长：约 `7 秒`
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- 内容：左侧为原始 0° 图像，右侧为从 0° 平滑变化到 20° 的仰头效果
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### 自定义视频角度和时长
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不需要使用命令行。
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在视频生成窗口中直接拖动滑块即可：
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- “最大仰头角度”：控制视频最终达到的角度
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- “动画时长”：控制从 0° 变化到最大角度所需时间
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### 视频生成方式说明
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视频使用轻量二维软弯曲预览算法生成，目的是用于 PPT 展示角度连续变化。它不会为每一帧重新生成完整三维 DICOM，因此速度较快。
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如果需要生成某一个具体角度下的完整 DICOM 结果，请使用主程序 `启动头颈CT仰头形变工具.bat`。
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