脑血管点云三维重建及其血流动力学分析

发布时间：2023-01-12 21:45

　　截至2015年,脑血管疾病患病率高达12‰,已严重威胁到我国居民健康,脑血管三维模型的可视化及数值模拟,可为研究学者和临床医生提供重要的诊断和治疗信息。点云数据处理是目前研究的热点,已经应用在VR、自动驾驶等新型技术中,本文将其应用到脑血管领域中。一些未经过分割处理的血管点云数据,难以得到高质量的脑血管模型和进行下一步血流分析,本文拟对具有复杂拓扑结构下的脑血管分割、骨架线提取、光滑表面重建和血流动力学分析展开研究。针对脑血管点云数据的分割,提出了基于连通性的分割方法。基于连通性的分割算法首先建立覆盖集,对覆盖集进行特征分析,制定覆盖集连通性判断标准,然后确定分割起始点,通过对覆盖集的连通性判断进行点集扩充,当试探集不连通时,则可能存在分叉区域,这时需要根部反向扩充来优化判断,最后对未处理的覆盖集继续进行扩充,直到所有覆盖集被处理,完成脑血管的局部分割。在分割的基础上,提出了基于空间中值的骨架提取方法。基于空间中值的方法,通过定义局部半径引入排斥力和稠密度权重函数,实现对骨架点的提取;然后将提取的骨架点连接成线,分别对分支上的骨架线连接和分叉处的骨架线连接提出了解决方案;最后完成脑血管... 

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 点云数据处理的研究现状
        1.2.1 点云数据分割研究现状
        1.2.2 骨架提取技术研究现状
        1.2.3 血管点云三维重建研究现状
    1.3 血流动力学研究现状
    1.4 主要研究内容
第2章 基于连通性的点云数据分割
    2.1 引言
    2.2 覆盖集形成及几何特征
        2.2.1 覆盖集
        2.2.2 连通性
        2.2.3 覆盖集特征分析
        2.2.4 覆盖集的连通性识别
    2.3 血管点云分割
        2.3.1 分割起始点确定
        2.3.2 初始分割
        2.3.3 根部反向扩充
    2.4 脑血管分割实验
    2.5 本章小结
第3章 基于空间中值的骨架提取
    3.1 引言
    3.2 骨架几何参数提取
        3.2.1 圆柱拟合方法研究
        3.2.2 空间中值方法研究
    3.3 骨架线处理
        3.3.1 分支骨架线处理
        3.3.2 分叉处骨架线处理
    3.4 脑血管骨架提取实验
    3.5 本章小结
第4章 基于骨架信息的表面重建
    4.1 引言
    4.2 骨架线预处理
    4.3 重构单分支表面
        4.3.1 切向量和截面半径计算
        4.3.2 单分支表面重构
    4.4 分叉区域表面重构
        4.4.1 分支“互吃”
        4.4.2 分叉区域二维映射
        4.4.3 类Delaunay三角剖分的构造
        4.4.4 类Delaunay三角空洞的填补
    4.5 LOOP细分法光滑模型
    4.6 脑血管表面重建实验
    4.7 本章小结
第5章 脑血管血流动力学分析
    5.1 引言
    5.2 脑血管血流动力学分析
        5.2.1 计算流体力学
        5.2.2 网格划分与边界条件
        5.2.3 数值模拟结果与分析
    5.3 血管局部狭窄对血液流动的影响
        5.3.1 网格划分与边界条件设置
        5.3.2 数值模拟结果与分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]《中国心血管病报告2016》概要[J]. 陈伟伟,高润霖,刘力生,朱曼璐,王文,王拥军,吴兆苏,李惠君,顾东风,杨跃进,郑哲,蒋立新,胡盛寿.  中国循环杂志. 2017(06)
[2]应用改进的粒子群优化模糊聚类实现点云数据的区域分割[J]. 王晓辉,吴禄慎,陈华伟,史皓良.  光学精密工程. 2017(04)
[3]CTA血管成像扫描技术在头颈部血管病变中的应用[J]. 胡浚,祝勇,李娅羽,梁保红,林中青.  现代养生. 2016(16)
[4]平滑度欧式聚类算法分割点云数据[J]. 吴燕雄,李峰,刘芳,程丽娜,郭丽丽.  测控技术. 2016(03)
[5]基于力场的点云树木骨架提取方法[J]. 张冬,云挺,薛联凤,阮宏华.  南京林业大学学报(自然科学版). 2016(02)
[6]不同角度Y型狭窄血管血液流动的数值模拟[J]. 赵书博,鲁晓莉,黄鹏展.  数学的实践与认识. 2016(04)
[7]基于改进GA的肝脏管道个性化建模方法[J]. 王娜,陈国栋,李杰.  中央民族大学学报(自然科学版). 2016(01)
[8]一种基于高斯混合模型的快速水平集图像分割方法[J]. 程相康,朱宏擎.  华东理工大学学报(自然科学版). 2015(06)
[9]采用聚类分析的车载点云地物分类[J]. 朱磊,王健,许开辉,赵富燕.  测绘科学. 2016(04)
[10]基于无人机载激光雷达数据的建筑物自动提取算法[J]. 唐学哲,刘昌军,胡小青,王超.  中国防汛抗旱. 2015(05)

博士论文
[1]大规模点云模型几何造型技术研究[D]. 邹万红.浙江大学 2007

硕士论文
[1]基于格子Boltzmann方法的颅内动脉瘤直血管和弯曲血管三维数值研究[D]. 李冬杰.华中科技大学 2014



本文编号：3730494