三維分叉血管的網(wǎng)格提取算法.pdf

1、三維分叉血管的造影成像技術(shù)在心血管疾病的診斷中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文的最終目的是生成適用于后期流體計(jì)算需要的血管體網(wǎng)格。本文對(duì)三維分叉血管的網(wǎng)格重建算法展開研究，主要分為三個(gè)部分:
　　(1)從醫(yī)學(xué)序列造影圖像中提取出感興趣的分叉動(dòng)脈血管。首先對(duì)分叉頸動(dòng)脈進(jìn)行水平集演化，然后通過MarchingCubes算法提取零等值面，得到初始的分叉血管表面網(wǎng)格。
　　(2)基于管狀假設(shè)，從血管的表面網(wǎng)格中提取出血管的中心線。分析比

2、較了三種中心線提取算法，滾球法、MHT算法、基于Voronoi圖的中心線提取算法，發(fā)現(xiàn)滾球法和MHT算法都不適用于復(fù)雜表面網(wǎng)格的中心線提取，而基于Voronoi圖的中心線提取算法能夠快速、準(zhǔn)確地提取復(fù)雜血管表面網(wǎng)格的中心線。因此，我們選擇基于Voronoi圖的算法提取血管中心線。
　　(3)對(duì)初始表面網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化，使之能夠生成體網(wǎng)格。首先Bi-Laplacian光滑算法進(jìn)行網(wǎng)格光滑，然后對(duì)光滑后的表面網(wǎng)格進(jìn)行Poisson網(wǎng)格變形

3、，按需要進(jìn)行調(diào)整。最后，根據(jù)血管表面網(wǎng)格和血管中心線，生成帶有邊界層的混合體網(wǎng)格。
　　因?yàn)槲覀兊闹行木€提取算法對(duì)于表面網(wǎng)格的質(zhì)量要求不高，所以文中表面網(wǎng)格的優(yōu)化和中心線提取的順序可以互換。本文的創(chuàng)新點(diǎn)是，在表面網(wǎng)格的優(yōu)化中引入了可以對(duì)原始的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)或位置進(jìn)行調(diào)整網(wǎng)格變形算法，使表面網(wǎng)格符合實(shí)際情況或者更適合于后期計(jì)算的需要。本文的數(shù)值實(shí)驗(yàn)是基于VMTK工具包實(shí)現(xiàn)的，部分使用Mevislab軟件，結(jié)合Matlab和Paraview