心室浦肯野系統(tǒng)的三維重構(gòu)方法研究.pdf

1、心臟是人體最重要的器官之一，作為心臟病的多發(fā)部位——心室，其生理病理特征的研究具有重要意義。心室中重要的傳導(dǎo)系統(tǒng)，包括左、右希氏束支和浦肯野纖維，統(tǒng)稱為浦肯野系統(tǒng)。受現(xiàn)有成像和掃描技術(shù)的局限，目前仍很難將浦肯野系統(tǒng)的解剖三維結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出來。而浦肯野系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)，包括位置和寬度特點(diǎn)，決定了沿著該系統(tǒng)傳遞的電興奮信號的方向和方式，對心臟的生理病理活動具有舉足輕重的影響。迄今為止，對于心室及浦肯野系統(tǒng)的生理和病理研究已經(jīng)廣泛開展起來，但大多數(shù)

2、學(xué)者對浦肯野系統(tǒng)三維幾何的研究往往止步于近似表示，對浦肯野系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu)的研究卻甚少涉及。
　　鑒于浦肯野系統(tǒng)的重要性，本文以重構(gòu)浦肯野系統(tǒng)三維結(jié)構(gòu)的方法為研究目標(biāo)，研究了三維數(shù)據(jù)點(diǎn)的三角剖分和曲面構(gòu)建、心室解剖圖的消除高光處理、浦肯野系統(tǒng)的提取，及重構(gòu)有效性評估等方法。
　　首先，對心室肌三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行點(diǎn)集的曲面構(gòu)建：通過二次分割逐步實(shí)現(xiàn)內(nèi)膜、外膜的劃分和左、右心室的劃分。在進(jìn)行三角剖分處理之前，為避免投影時多點(diǎn)重疊的現(xiàn)象，根

3、據(jù)心室內(nèi)膜層表面多處呈現(xiàn)凹凸變化的特點(diǎn)，將表面進(jìn)行分片，并將不同的分片投影到自定義的空間平面中。對心室的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三角剖分，一方面，使得心室肌的形狀看起來更直觀，另一方面，也為浦肯野系統(tǒng)的三維重構(gòu)提供框架。
　　然后，對心室解剖圖進(jìn)行浦肯野系統(tǒng)的線狀結(jié)構(gòu)提取。為保證結(jié)果的精確性，提取線狀結(jié)構(gòu)的過程分為兩個步驟，消除高光處理和線狀結(jié)構(gòu)提?。?br>　　在消除高光處理步驟中，通過對圖像特征的分析，對高光區(qū)域的邊界進(jìn)行檢測和定位。對于

4、非高光區(qū)域，針對傳統(tǒng)雙色反射模型應(yīng)用其上產(chǎn)生偽紋理問題，采用雙色反射模型，通過一種改進(jìn)的鏡面反射弱化方法有效地將鏡面反射分量從圖像中分離出來，達(dá)到消除光照影響的目的。對不同類型的高光區(qū)域，根據(jù)不同的分布特點(diǎn)進(jìn)行灰度值重置。完成整幅圖像的高光消除過程。
　　在綜合考慮傳統(tǒng)的中心線提取和寬度提取方法的基礎(chǔ)上，提出線結(jié)構(gòu)提取方法，建立了浦肯野纖維的局部檢測模型，并且將浦肯野纖維結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的先驗(yàn)知識并入到經(jīng)典的快速步進(jìn)算法中形成一種改進(jìn)的快

5、速步進(jìn)算法。實(shí)現(xiàn)對心室解剖圖中浦肯野系統(tǒng)的半自動提取。
　　之后，進(jìn)行浦肯野系統(tǒng)的三維幾何重構(gòu)：將心室肌三維結(jié)構(gòu)曲面經(jīng)局部線性嵌入（LLE）算法映射到平面，再將心室解剖圖中浦肯野系統(tǒng)的線結(jié)構(gòu)嵌入到心室肌的平面映射數(shù)據(jù)點(diǎn)中，之后將浦肯野系統(tǒng)還原到心室肌的三維結(jié)構(gòu)中，從而得到浦肯野系統(tǒng)的三維重構(gòu)結(jié)果。這里，LLE算法本身是一種降維映射，且不存在顯式逆映射，但由于其一一映射的特點(diǎn)，我們?nèi)詫⑵鋺?yīng)用在從平面到曲面的映射，最終將浦肯野系統(tǒng)的三