利用VTK与MFC的医学模型重建方法研究与实现

Visualization Toolkit(VTK)是目前医学可视化领域使用最为广泛的可视化开发工具,而MFC是Windows平台下使用最为普遍的界面开发工具。分析了VTK的运行原理,给出了二者集成使用的方法,并对当前主流3D模型重建算法进行分类比较。以此为基础构建医学可视化软件原型系统,利用VTK实现了Marching Cubes(MC)和RayCasting算法,完成了人体头部模型的3D重构。

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。