心內(nèi)導管三維定位導航軟件系統(tǒng)設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、心律失常作為臨床上最為常見的心血管病之一，嚴重的影響著人們的健康。目前，采用經(jīng)導管射頻消融技術(shù)來治療心律失常，尤其是一些復雜心律失常(如房顫)，已經(jīng)成為了各大醫(yī)院的常規(guī)治療方法。采用傳統(tǒng)的二維X線圖像引導的導管定位技術(shù)來指導射頻消融手術(shù)具有很難掌握復雜心律失常的機制、心臟解剖結(jié)構(gòu)信息不夠直觀、手術(shù)安全性及手術(shù)成功率較低等缺陷，因此，近些年發(fā)展起來的以心內(nèi)導管三維定位技術(shù)為基礎(chǔ)的心臟電生理標測系統(tǒng)在各方面均取得了長足的進步，成為了國內(nèi)外醫(yī)

2、學界和生物工程學界研究的熱點。
　　 本文首先在基于三維經(jīng)胸電場定位原理的心內(nèi)導管三維定位導航硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)上，對軟件系統(tǒng)的功能需求進行了分析，采用IDEF建模分析方法建立了軟件功能模型，設(shè)計了軟件的層次結(jié)構(gòu)，并對軟件系統(tǒng)各功能模塊進行了劃分，以Microsoft Visual studio2008為平臺，結(jié)合可視化類庫VTK，構(gòu)建了軟件基本框架。其次，研究了心內(nèi)導管三維定位導航軟件系統(tǒng)的主要功能實現(xiàn)的理論基礎(chǔ)與方法。利用心內(nèi)導管

3、三維定位導航硬件系統(tǒng)采集的心內(nèi)膜點云數(shù)據(jù)來構(gòu)建心臟解剖結(jié)構(gòu)三維幾何模型，將其作為心內(nèi)導管定位和手術(shù)導航的參照。本文采用計算幾何中的凸包算法對心內(nèi)膜點云數(shù)據(jù)進行處理，獲得其表面極值點，構(gòu)建心臟解剖結(jié)構(gòu)的多面體虛擬三維模型；對于房室等解剖結(jié)構(gòu)較為復雜模型的構(gòu)建，將凸包運算生成的局部微小多面體作為基本體素，采用基于集合成員分類法的正則集合運算來進行三維幾何模型的構(gòu)建。仿真實驗結(jié)果表明，通過該方法重建的心臟解剖結(jié)構(gòu)三維幾何模型能夠較為理想的滿足

4、導管定位與手術(shù)導航的要求；將CT/MR切片圖像序列重建的心臟解剖結(jié)構(gòu)三維模型與由采集的心內(nèi)膜點云數(shù)據(jù)構(gòu)建的虛擬模型進行信息融合可使用于指導手術(shù)的三維模型更加精確和易懂，進而提高建模和標測效率。本文還對CT/MR醫(yī)學圖像的預處理、圖像分割及三維重建等相關(guān)技術(shù)展開了初步研究，并使用VTK封裝的類對人體胸部CT切片序列進行了三維可視化。最后，針對現(xiàn)有心內(nèi)導管三維定位導航軟件系統(tǒng)存在的心臟解剖結(jié)構(gòu)三維建模時間較長，模型粗糙難懂等缺陷，本文提出了