心血管疾病是全世界范圍內(nèi)最常見的死因之一,在中國心血管疾病的發(fā)病人數(shù)逐年攀升,已經(jīng)成為我國發(fā)病率和致死率第一的疾病,嚴重危害著人們的身體健康。隨著醫(yī)學技術(shù)的發(fā)展,運用微創(chuàng)介入手術(shù)的方式能夠?qū)Υ蟛糠中难芗膊∑鸬胶芎玫闹委熜Ч�。由于心血管的結(jié)構(gòu)復雜,合理的術(shù)前規(guī)劃能夠大大提升手術(shù)的成功率,降低存在的風險。血管的路徑規(guī)劃技術(shù)通過生成從手術(shù)入口到病變處的路徑,能夠幫助醫(yī)生進行術(shù)前規(guī)劃。因此,本文對三維血管的路徑規(guī)劃技術(shù)進行了研究,介紹了路徑規(guī)劃的關(guān)鍵技術(shù)血管中心線提取和狹窄檢測的研究現(xiàn)狀,并針對其提出了相應的算法與解決方案。在中心線的提取方面,本文提出了一種新穎的基于流體動力學的三維管狀物體中心線提取算法。該方法采用有限體積法進行三維管狀物體內(nèi)的穩(wěn)態(tài)流體計算,并提取其等壓面。然后計算出每一個等壓面的中心點作為構(gòu)成中心線生成樹的控制點,按壓強大小順序構(gòu)建有向樹,并對生成樹結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,最后對控制點進行擬合,并將所有的生成樹節(jié)點按序連接得到中心線。在血管的狹窄檢測方面,在得到的生成樹結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,運用伯努利定律進行血管的狹窄檢測,根據(jù)各個控制點處的流速定義狹窄出入口和狹窄節(jié)點,并根據(jù)狹窄節(jié)點相對于狹窄出入口處的流速提升率計算其對應的狹窄率。實驗結(jié)果表明,本文所提出的中心線提取算法以及狹窄檢測算法是可行的。中心線檢測算法擁有較好的魯棒性,能夠準確地從復雜血管中提取出平滑、單像素的中心線;而狹窄檢測算法能夠快速準確地檢測出血管內(nèi)存在狹窄的部分并計算狹窄率。在得到中心線和狹窄區(qū)域的基礎(chǔ)上,采用生成樹結(jié)構(gòu)回溯,自動規(guī)劃出一條從手術(shù)入口到病變位置(狹窄處)的路徑,并采用導航相機視角優(yōu)化算法,實現(xiàn)三維血管的內(nèi)窺導航。
【學位單位】：上海大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R54;TP391.41
【部分圖文】：

學碩士學位論文示，目前這種手術(shù)方式已被廣泛應用于臨床血管造影、血栓或異物的形術(shù)、治療腫瘤或血管畸形等醫(yī)療中[1]。然而，由于該類手術(shù)難，手術(shù)時的不可預測因素較多，因此在手術(shù)前進行術(shù)前規(guī)劃顯得前規(guī)劃是指依據(jù)患者的醫(yī)學影像及其他資料合理制定手術(shù)方案并，進而指導醫(yī)生根據(jù)預先制定的手術(shù)方案來合理執(zhí)行手術(shù)。這方手術(shù)流程的規(guī)范化、標準化和手術(shù)療效的提高都有著顯著的作用

的血管結(jié)構(gòu)復雜，尤其是人體大動脈以及心血管結(jié)構(gòu)存在著大量心血管疾病患者的血管中甚至會出現(xiàn)部分狹窄、堵塞的情況，因規(guī)劃十分重要。路徑規(guī)劃（Path Planning）是指生成一條從開始點 的可用路徑，在該路徑上行進的物體不能與其他物體發(fā)生碰撞。劃技術(shù)能夠自適應地生成一條血管內(nèi)的從既定的導絲、導管插入，并且不穿插出血管壁外的路線，這能夠大大地幫助醫(yī)生進行術(shù)外科手術(shù)中潛在的有害因素，例如在導絲插入過程中對鄰近組織手術(shù)持續(xù)時間等，從而有效地降低手術(shù)時存在的風險，提高手術(shù)文針對該問題，提出了一種新穎的三維血管導航路徑自動規(guī)劃技要包括了三維血管內(nèi)的路徑提取、血管狹窄區(qū)域檢測、設立起始路徑規(guī)劃以及導航相機視角優(yōu)化。血管導航路徑自動規(guī)劃技術(shù)的總結(jié)為如圖 1.2 所示：

海大學碩士學位論文區(qū)域定義為：{ | ( , ) ( , ), {0,1,2,..., }, }K k jR x X d x P d x P j n j k(2-1)其中 X 為擁有特定距離函數(shù)d 的度量空間。對于距離函數(shù)，常用的有歐幾得距離函數(shù)(2-2)和曼哈坦距離函數(shù)(2-3):2 21 2 1 1 2 2d ( P , P ) ( a b ) ( a b)(2-2)1 2 1 1 2 2d ( P , P ) | a b | | a b|(2-3)兩種距離函數(shù)生成的維諾圖如圖 2.1 所示。
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本文編號：2868880