虛擬心臟是運(yùn)用數(shù)學(xué)建模和計(jì)算機(jī)仿真的方法在計(jì)算機(jī)中再現(xiàn)心臟結(jié)構(gòu)和功能的研究課題。其目的是揭示心臟的運(yùn)行機(jī)制并且研究臨床醫(yī)學(xué)中存在的難以解釋的生理現(xiàn)象以及心臟對(duì)藥物作用的反應(yīng)。心臟的電生理仿真是虛擬心臟研究的主要研究?jī)?nèi)容,通過電生理現(xiàn)象能夠分析心臟生理、病理和藥理方面的問題�？梢暬椒ㄊ峭ㄟ^虛擬心臟在計(jì)算機(jī)中再現(xiàn)心臟的基礎(chǔ),是驗(yàn)證虛擬心臟仿真和建模結(jié)果的重要手段。因此對(duì)于心臟的電生理仿真和可視化的研究對(duì)于整個(gè)虛擬心臟研究領(lǐng)域都有極其重要的作用。本文從心臟電生理仿真和可視化研究中存在的問題入手,研究電生理仿真方法和心臟解剖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)以及電生理數(shù)據(jù)的可視化方法。嘗試通過圖形處理器（Graphics Processing Unit,GPU）建立心臟解剖數(shù)據(jù)可視化和功能數(shù)據(jù)可視化之間的聯(lián)系,以及電生理仿真和可視化之間的聯(lián)系。本文主要工作如下：基于GPU的快速心臟電生理仿真心臟電生理仿真存在的主要問題是難以找到一種有效仿真方法實(shí)現(xiàn)。本文提出了基于GPU的快速電生理仿真方法,分析了心臟電生理仿真過程的并行性,討論了運(yùn)用GPU實(shí)現(xiàn)電生理仿真的可行性,并且實(shí)現(xiàn)了基于GPU的快速電生理仿真方法。針對(duì)電生理仿... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：132 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
        1.1.1 課題研究背景
        1.1.2 課題研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 虛擬心臟建模與仿真研究
        1.2.2 心臟可視化方法研究現(xiàn)狀
    1.3 現(xiàn)有心臟電生理仿真以及可視化中存在的問題
    1.4 課題來源
    1.5 本論文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 基于GPU的快速電生理仿真方法研究
    2.1 引言
    2.2 GPU通用計(jì)算
        2.2.1 線程組織層次
        2.2.2 內(nèi)存組織層次
    2.3 基于GPU的快速電生理仿真方法
        2.3.1 心肌組織模型
        2.3.2 相場(chǎng)法
        2.3.3 心臟電生理仿真過程的并行性
        2.3.4 心肌細(xì)胞數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
        2.3.5 仿真方法實(shí)現(xiàn)
    2.4 仿真方法優(yōu)化
    2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        2.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置
        2.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于GPU的心臟解剖結(jié)構(gòu)可視化方法研究
    3.1 引言
    3.2 數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)
        3.2.1 可視化流水線
        3.2.2 體繪制中的光線傳播模型
    3.3 傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)
        3.3.1 數(shù)據(jù)中心的傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)方法
        3.3.2 圖像中心的傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)方法
    3.4 基于GPU實(shí)時(shí)心臟組織分割可視化方法
        3.4.1 心臟解剖數(shù)據(jù)
        3.4.2 紋理切片方法
        3.4.3 實(shí)時(shí)心臟組織分割可視化方法
        3.4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    3.5 改進(jìn)的Context-Preserving心臟解剖結(jié)構(gòu)繪制方法
        3.5.1 基于GPU的光線投射方法
        3.5.2 基于Context-Preserving模型的心臟解剖結(jié)構(gòu)繪制
        3.5.3 改進(jìn)的Context-Preserving心臟解剖結(jié)構(gòu)繪制方法
        3.5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 心臟精細(xì)結(jié)構(gòu)交互式可視化方法研究
    4.1 引言
    4.2 基于統(tǒng)計(jì)信息的交互式傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)
        4.2.1 心臟解剖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)灰度值統(tǒng)計(jì)
        4.2.2 基于統(tǒng)計(jì)信息的交互式傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)
        4.2.3 基于梯度信息的交互式傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)
        4.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    4.3 基于感知的光照增強(qiáng)可視化方法
        4.3.1 體繪制光照模型
        4.3.2 光照傳遞函數(shù)
        4.3.3 基于感知的光照增強(qiáng)可視化方法
        4.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 多體數(shù)據(jù)電生理仿真結(jié)果可視化
    5.1 引言
    5.2 二維電生理仿真結(jié)果在線可視化
    5.3 電生理仿真數(shù)據(jù)的多體數(shù)據(jù)可視化方法
    5.4 三維電生理仿真數(shù)據(jù)的多體數(shù)據(jù)在線可視化方法
    5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于GPUs可視化技術(shù)的心臟輔助診斷系統(tǒng)研究[J]. 陳宇珂,吳效明,楊榮騫,歐陜興,鄭理華.  醫(yī)療衛(wèi)生裝備. 2011(10)
[2]基于精細(xì)解剖結(jié)構(gòu)的左心室心肌缺血仿真[J]. 呂偉剛,王寬全,左旺孟,黎捷,張恒貴.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(03)
[3]Phase field simulation of dendrite growth under convection[J]. Yutian DING,Xunfeng YUAN,Tingbiao GUO and Yong HU State Key Laboratory of Gansu Advanced Non-Ferrous Metal Materials,Lanzhou University of Technology,Lanzhou 730050,China.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2010(02)
[4]CUDA并行程序的內(nèi)存訪問優(yōu)化技術(shù)研究[J]. 鄒巖,楊志義,張凱龍.  計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2009(12)
[5]平行坐標(biāo)原理與研究現(xiàn)狀綜述[J]. 徐永紅,高直,金海龍,劉文遠(yuǎn).  燕山大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(05)
[6]全心臟電生理模型的仿真應(yīng)用[J]. 朱浩,尹炳生,朱代謨.  生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2003(01)
[7]心電激勵(lì)下的人體左心室力學(xué)響應(yīng)分析[J]. 夏靈,劉鋒.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2002(04)
[8]人體左心室復(fù)合材料有限元機(jī)械模型的建立[J]. 吳國(guó)華,劉峰,夏靈,呂維雪.  中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào). 2002(05)
[9]一個(gè)三維醫(yī)學(xué)圖像實(shí)時(shí)可視化系統(tǒng)4D View[J]. 劉濟(jì)全,馮靖,蔡超,段會(huì)龍.  生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2002(03)
[10]等參變換在人體左心室三維有限元機(jī)械模型中的應(yīng)用[J]. 劉鋒,吳國(guó)華,呂維雪.  生物物理學(xué)報(bào). 2000(01)

博士論文
[1]跳動(dòng)心臟的計(jì)算機(jī)仿真及其分布式軟件架構(gòu)的設(shè)計(jì)[D]. 張力鋒.浙江大學(xué) 2001

碩士論文
[1]基于真實(shí)人體心臟數(shù)據(jù)的電生理建模及心肌缺血仿真研究[D]. 曹蕾.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3312251