心血管手術規(guī)劃模型雕塑研究.pdf

1、心血管疾病是危害人類健康的嚴重疾病，死亡率居各類死亡原因之首，因此心血管疾病的預防、診斷和治療已經成為當今世界關注的重點。現代醫(yī)學技術的發(fā)展，使心血管疾病的治療技術得以提高的同時也使其術前手術方案的選擇變得越來越復雜，所以對心血管手術規(guī)劃的需求也越發(fā)迫切。心血管手術規(guī)劃即是在手術前獲得患者病灶處的圖像，并進行三維重建得到病灶處的三維模型，結合醫(yī)生的解剖學和病理學知識，依照手術方式操作三維模型，最后對術后模型進行血流動力學分析，評估手術效

2、果。手術術式中，特別是心血管手術中的很多術式都需要對虛擬模型進行“再塑”，進行血流動力學分析，優(yōu)化手術效果。本課題組在前期的三維重建和后期的血流動力學分析方面都有多年的研究經驗，因此，本文研究手術規(guī)劃中對虛擬模型的雕塑方法。 本文對基于力反饋器的心血管手術規(guī)劃的模型雕塑進行了。首先，通過對表面模型的解析和顯示以及鼠標對模型的各種操作建立了視覺仿真環(huán)境。然后，研究了力反饋器對模型的基本操作，其中重點是基于BSP的碰撞檢測，對模型的

3、拉伸、扭曲等幾何形變，以及基于Bezier曲線對血管模型進行彎曲形變的算法，實現了在物理空間中應用力反饋器對虛擬模型進行“抓取”、雕塑。在上述研究的基礎上，進一步模擬了血管搭橋這一手術步驟。通過在虛擬空間中讀入并顯示心血管模型、建立搭橋血管并對其進行雕塑、與原始血管搭橋吻合，最后應用布爾運算，將搭橋血管與原始心血管模型進行整合并輸出，為后續(xù)的血流動力學分析做好準備。本文是心血管手術規(guī)劃模型雕塑的探索性工作，研究并實現了基于力反饋器對虛擬