基于STL格式三维医学模型的可视化研究

目的把STL文件格式应用到医学模型的存储,通过设定三维医学模型的不同部分的颜色以提升模型的三维可视化效果。方法针对STL文件格式表示人体解剖模型色彩单一的问题,对STL文件内容进行了修改:在三角形几何位置信息中加入了颜色信息,通过颜色信息来区分人体解剖模型不同组成部分之间的关系。在三维医学模型不同组成部分边界划分过程中,通过建立二维屏幕坐标与三维模型坐标之间的关系,把屏幕上划分的边界映射到三维模型上,并应用连接算法保证三维边界的封闭性,最后采用类种子填充算法,实现边界内区域的颜色填充。结果通过颜色区分后的医学模型能够更准确地描述模型的不同组成部分,有更好的三维可视化效果。结论边界划分与区域填充算法能够很好地实现三维模型的区域着色,经过改进后的STL文件能够有效地存储彩色的三维医学模型。

多平台的三维医学CAD模型重建技术研究

与二维医学图像相比,三维医学模型在解剖结构观测、辅助手术、制造支持等方面具有较大优势。由于三维医学CAD模型重建的复杂性,存在理论研究较多,实际应用不足的情况。针对这一问题,提出了以医学图像处理技术和反求工程技术为基础、结合正向设计技术的三维医学模型的跨平台重建策略。实际应用表明,该策略可方便有效地重建复杂的医学模型。

颈总动脉狭窄两相流数值模拟分析

目的探讨颈总动脉位置处不同狭窄程度对颈动脉内血液流速、血管壁面压力、剪切应力的影响,分析颈总动脉位置处狭窄对脑部供血影响的血流动力学方面原因。方法采用内蒙古民族大学附属医院提供的1例53岁男性健康颈动脉二维CT数据,应用医学建模软件MIMICS20.0将二维CT数据进行三维医学重建,然后利用3-Matic Medical软件,在颈总动脉位置处进行25%、50%、75%狭窄程度的人为干预,得到颈总动脉位置处3种不同程度狭窄的颈动脉模型。在GEOMAGIC中进行模型的光滑处理,经过网格划分及边界条件设置后导入计算流体力学软件FLUENT14.5中,进行液(血浆)—固(红细胞)两相流血流动力学数值模拟。通过观察不同狭窄程度下速度流线图及矢量图(分别截取狭窄处、分叉处上游、分叉处下游及分叉末端处的a、b、c、d 4个不同的横断面)中的血液流速及血液的涡旋流动现象、血管壁面压力及剪切应力的数值变化,为颈动脉狭窄疾病提供血流动力学支持。结果观察速度流线图及速度矢量图可知,从颈动脉入口处流入血液保持狭窄处血管中间流速大、边缘流速小的特点,颈动脉窦处易存在血液的涡旋流动,且随着狭窄程度的增加,涡旋的面积及程度增大。在所取的4个横断面上,随着狭窄程度的增大,涡旋现象持续时间更长。颈总动脉狭窄自25%到50%过程中,血液流速、血管壁面压力及剪切应力扩大至近2倍;当狭窄程度由50%至75%过程中,血液流速扩大至3倍,血管壁面压力扩大至近10倍,剪切应力扩大至近4倍。结论人为狭窄干预技术可以方便、快捷地获取目标模型,并可以在此基础上任意修改,可以为血流动力学研究及临床诊断提供良好的模型基础。颈总动脉狭窄程度由25%到50%时,血管壁面的力学性质发生一定变化;而从狭窄50%到狭窄75%时,血管壁面的力学性质呈指数形式上升。