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(yán)重危害著人們的身體健康。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展,運(yùn)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(fù)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(fēng)險(xiǎn)。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(jìn)行術(shù)前規(guī)劃。因此,本文對(duì)三維血管的路徑規(guī)劃技術(shù)進(jìn)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(cè)的研究現(xiàn)狀,并針對(duì)其提出了相應(yīng)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(dòng)力學(xué)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(jìn)行三維管狀物體內(nèi)的穩(wěn)態(tài)流體計(jì)算,并提取其等壓面。然后計(jì)算出每一個(gè)等壓面的中心點(diǎn)作為構(gòu)成中心線生成樹的控制點(diǎn),按壓強(qiáng)大小順序構(gòu)建有向樹,并對(duì)生成樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,最后對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行擬合,并將所有的生成樹節(jié)點(diǎn)按序連接得到中心線。在血管的狹窄檢測(cè)方面,在得到的生成樹結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用伯努利定律進(jìn)行血管的狹窄檢測(cè),根據(jù)各個(gè)控制點(diǎn)處的流速定義狹窄出入口和狹窄節(jié)點(diǎn),并根據(jù)狹窄節(jié)點(diǎn)相對(duì)于狹窄出入口處的流速提升率計(jì)算其對(duì)應(yīng)的狹窄率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所提出的中心線提取算法以及狹窄檢測(cè)算法是可行的。中心線檢測(cè)算法擁有較好的魯棒性,能夠準(zhǔn)確地從復(fù)雜血管中提取出平滑、單像素的中心線;而狹窄檢測(cè)算法能夠快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出血管內(nèi)存在狹窄的部分并計(jì)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(dòng)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(dǎo)航相機(jī)視角優(yōu)化算法,實(shí)現(xiàn)三維血管的內(nèi)窺導(dǎo)航。
【學(xué)位單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R54;TP391.41
【部分圖文】：

學(xué)碩士學(xué)位論文示，目前這種手術(shù)方式已被廣泛應(yīng)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(shí)的不可預(yù)測(cè)因素較多，因此在手術(shù)前進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃顯得前規(guī)劃是指依據(jù)患者的醫(yī)學(xué)影像及其他資料合理制定手術(shù)方案并，進(jìn)而指導(dǎo)醫(yī)生根據(jù)預(yù)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(biāo)準(zhǔn)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(fù)雜，尤其是人體大動(dòng)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?xí)霈F(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(diǎn) 的可用路徑，在該路徑上行進(jìn)的物體不能與其他物體發(fā)生碰撞。劃技術(shù)能夠自適應(yīng)地生成一條血管內(nèi)的從既定的導(dǎo)絲、導(dǎo)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(jìn)行術(shù)外科手術(shù)中潛在的有害因素，例如在導(dǎo)絲插入過程中對(duì)鄰近組織手術(shù)持續(xù)時(shí)間等，從而有效地降低手術(shù)時(shí)存在的風(fēng)險(xiǎn)，提高手術(shù)文針對(duì)該問題，提出了一種新穎的三維血管導(dǎo)航路徑自動(dòng)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(cè)、設(shè)立起始路徑規(guī)劃以及導(dǎo)航相機(jī)視角優(yōu)化。血管導(dǎo)航路徑自動(dòng)規(guī)劃技術(shù)的總結(jié)為如圖 1.2 所示：

海大學(xué)碩士學(xué)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(duì)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(hào)：2868880