血管微創(chuàng)介入手術(shù)視覺臨場感技術(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,血管影像會發(fā)生重疊,醫(yī)生需要根據(jù)解剖知識在頭腦中想象導(dǎo)管在血管中的移動。為了解決以上問題,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)過程中,不僅導(dǎo)管在血管中移動,血管和血液也處于運(yùn)動狀態(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)動態(tài)血管模型,同時(shí)研究血管內(nèi)血液流速場的可視化,建立描述血液流動的血液動態(tài)矢量模型和動態(tài)粒子模型,為圖像導(dǎo)航系統(tǒng)增加視覺臨場感功能。
　　介紹了血管的結(jié)構(gòu)、血管的力學(xué)特性、脈搏波、脈搏波與心電信號之間的同步關(guān)系以及三種血管血液運(yùn)動分析模型,為建立動態(tài)血管模型和血液流動模型

3、奠定理論基礎(chǔ)。
　　建立了基于脈搏信號運(yùn)動的動態(tài)血管模型?；谛碾娦盘柡兔}搏信號之間的同步關(guān)系,設(shè)計(jì)了以心動周期為單位的脈搏信號采集和傳輸方案,并仿真驗(yàn)證了這種方案的可行性。以脈搏信號為運(yùn)動參數(shù),基于三維靜態(tài)血管表面模型建立了動態(tài)血管模型。通過對比實(shí)驗(yàn)中輸出信號與給定輸入信號在時(shí)間和幅值上的偏差,分析了動態(tài)血管模型的同步性和準(zhǔn)確性。
　　建立了基于脈搏信號運(yùn)動的動態(tài)血液模型。提出一種基于 Womersley理論和脈搏信號建立

4、動態(tài)血液速度矢量場的算法,并通過有限元分析驗(yàn)證了這種算法的可行性。基于該動態(tài)速度矢量場,建立了動態(tài)血液矢量模型和動態(tài)血液粒子模型。
　　將動態(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)增加了視覺臨場感功能,不僅能同時(shí)顯示導(dǎo)管、血管、血液的運(yùn)動效果,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