血管微創(chuàng)介入手術(shù)視覺(jué)臨場(chǎng)感技術(shù)研究.pdf

1、血管微創(chuàng)介入手術(shù)是經(jīng)血管介入醫(yī)用導(dǎo)管到達(dá)病灶部位完成診療的一種新型手術(shù)方法。與傳統(tǒng)開(kāi)放式的手術(shù)相比,該手術(shù)具有創(chuàng)傷小、恢復(fù)快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前,醫(yī)生主要在X射線圖像引導(dǎo)下完成該手術(shù),由于X射線圖像為二維投影圖像,血管影像會(huì)發(fā)生重疊,醫(yī)生需要根據(jù)解剖知識(shí)在頭腦中想象導(dǎo)管在血管中的移動(dòng)。為了解決以上問(wèn)題,課題組研制了一套手術(shù)圖像導(dǎo)航系統(tǒng),其中的三維靜態(tài)血管模型由核磁共振圖像重建生成,可直觀顯示血管的結(jié)構(gòu),導(dǎo)管端部的位姿數(shù)據(jù)由電磁定位系統(tǒng)

2、實(shí)時(shí)獲得。由于在實(shí)施血管微創(chuàng)介入手術(shù)過(guò)程中,不僅導(dǎo)管在血管中移動(dòng),血管和血液也處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),而現(xiàn)有圖像導(dǎo)航系統(tǒng)不能模擬這些情況,因此本文基于心血管生物力學(xué)建立實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)血管模型,同時(shí)研究血管內(nèi)血液流速場(chǎng)的可視化,建立描述血液流動(dòng)的血液動(dòng)態(tài)矢量模型和動(dòng)態(tài)粒子模型,為圖像導(dǎo)航系統(tǒng)增加視覺(jué)臨場(chǎng)感功能。
　　介紹了血管的結(jié)構(gòu)、血管的力學(xué)特性、脈搏波、脈搏波與心電信號(hào)之間的同步關(guān)系以及三種血管血液運(yùn)動(dòng)分析模型,為建立動(dòng)態(tài)血管模型和血液流動(dòng)模型

3、奠定理論基礎(chǔ)。
　　建立了基于脈搏信號(hào)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)血管模型。基于心電信號(hào)和脈搏信號(hào)之間的同步關(guān)系,設(shè)計(jì)了以心動(dòng)周期為單位的脈搏信號(hào)采集和傳輸方案,并仿真驗(yàn)證了這種方案的可行性。以脈搏信號(hào)為運(yùn)動(dòng)參數(shù),基于三維靜態(tài)血管表面模型建立了動(dòng)態(tài)血管模型。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)中輸出信號(hào)與給定輸入信號(hào)在時(shí)間和幅值上的偏差,分析了動(dòng)態(tài)血管模型的同步性和準(zhǔn)確性。
　　建立了基于脈搏信號(hào)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)血液模型。提出一種基于 Womersley理論和脈搏信號(hào)建立

4、動(dòng)態(tài)血液速度矢量場(chǎng)的算法,并通過(guò)有限元分析驗(yàn)證了這種算法的可行性。基于該動(dòng)態(tài)速度矢量場(chǎng),建立了動(dòng)態(tài)血液矢量模型和動(dòng)態(tài)血液粒子模型。
　　將動(dòng)態(tài)血管模型、血液矢量模型、粒子模型及實(shí)時(shí)脈搏函數(shù)曲線集成到血管微創(chuàng)介入手術(shù)圖像導(dǎo)航系統(tǒng)中,為圖像導(dǎo)航系統(tǒng)增加了視覺(jué)臨場(chǎng)感功能,不僅能同時(shí)顯示導(dǎo)管、血管、血液的運(yùn)動(dòng)效果,還能將血壓、血液流速等數(shù)據(jù)以圖形圖像的方式呈現(xiàn)在導(dǎo)航圖像上,從而使得醫(yī)生能更好地感知血管內(nèi)的環(huán)境信息,為醫(yī)生的手術(shù)決策提供重要