介入手术中导管导丝的运动模拟方法研究

发布时间：2022-12-11 15:57

　　心脑血管病是人类最大死亡原因，已成为全球的重大公共卫生问题。介入手术是治疗心脑血管疾病最有效的手段之一。在介入手术过程中，医生主要依靠二维实时扫描得到的血管图像进行手术器械的操作。根据二维图像引导器械在三维空间的操作，必然要求医生具有准确高效的手眼协作能力以及大量严格的实践经验。因此，一个合格的介入手术医生需要经过长期的技能培训和练习。 传统的介入手术训练手段有着各自明显的不足，如训练周期长，成本昂贵，手术风险大，训练效果差，可重复性低等等。这些原因导致一名合格的介入手术医生的培训周期十分漫长。随着计算机技术和微创手术的发展，虚拟手术在医学领域中扮演者越来越重要的角色。虚拟介入手术模拟训练系统为克服传统训练方式的诸多不足提供一种理想的解决方案。导丝导管的运动模拟是介入手术模拟训练系统的重要组成部分之一。 本文提出了一种基于物理的导丝运动模拟方法。该方法采用刚性杆铰接模型，将导丝离散为一段段刚性轻杆，通过采用一种动态自适应的离散策略，可以使导丝在运动过程中根据周围血管环境动态地调整其离散程度，以适应不同复杂程度的血管模型，从而提高了模拟方法的鲁棒性。基于导管导丝独特的结构和材... 

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
英文摘要
第一章 引言
    1.1 课题介绍
    1.2 研究背景及意义
    1.3 本文的贡献
    1.4 本文的组织
第二章 一维弹性物体的模拟算法
    2.1 物体建模
    2.2 基本原理
    2.3 模型交互
    2.4 求解方式
    2.5 一维弹性物体的模拟算法研究现状
    2.6 介入手术中导管导丝的模拟算法研究现状
    2.7 本章小结
第三章 基于负反馈弹力修正的动态自适应离散模型模拟算法
    3.1 动态自适应离散模型
    3.2 碰撞检测
    3.3 碰撞响应
    3.4 基于负反馈的弹力修正算法
    3.5 本章小结
第四章 实验和分析
    4.1 实验平台及实验数据
    4.2 实验结果及讨论分析
        4.2.1 鲁棒性验证
        4.2.2 准确性验证
        4.2.3 力反馈修正算法评估
        4.2.4 导管运动模拟
    4.3 心脑血管介入手术模拟训练系统
        4.3.1 模拟 X 射线成像效果
        4.3.2 内窥镜效果模拟
        4.3.3 心电图实时显示
        4.3.4 渲染效果优化
        4.3.5 用户评估
    4.4 本章小结
第五章 结束语
    5.1 本文工作总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]虚拟手术训练系统的血流模拟[J]. 黄雷,肖双九,顾力栩,郑广超,夏福清.  计算机应用与软件. 2011(01)
[2]三维血管介入手术模拟方法[J]. 周正东,Pascal Haigron,Vincent Guilloux,罗立民.  东南大学学报(自然科学版). 2010(02)
[3]一种实时模拟血管中引导线变形的有限元模型(英文)[J]. 张秋葵,Pascal Haigron,罗立民,舒华忠.  Journal of Southeast University（English Edition）. 2008(01)
[4]虚拟器械及脑动脉瘤模型在介入术前模拟中的价值[J]. 魏欣,谢晓东,王朝华.  中华放射学杂志. 2007(06)
[5]虚拟心脏介入手术系统的血流模拟[J]. 任巨,熊岳山,谭珂,郭光友.  国防科技大学学报. 2006(02)

硕士论文
[1]虚拟心脏介入手术系统中的碰撞检测技术研究[D]. 康勇.国防科学技术大学 2007



本文编号：3719072