人体胃部三维有限元模型的建立

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chengshy2008
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胃部疾病是世界上常见的消化道疾病,严重威胁着人们的健康和生命。胃粘膜活检是临床上最可靠的胃部疾病诊断方法。当活检钳钳取胃粘膜组织时,胃壁肌肉受到外力作用而产生形变,若外力过大会导致活检钳误伤正常组织。胃部仿真系统可以让医生进行手术操作练习,使其能在对施力有更好的经验。仿真系统中的胃部模型需要能逼真地模拟胃部。它不仅形态上完全相似,而且能够在外力作用下变形,提供操作者更加逼真的沉浸感。三维有限元模型基于精确的胃部器官造型建成,有着良好的几何相似性和力学相似性。因此,胃部的三维有限元模型可以成为仿真系统的有利基础。目前国内外对胃部的三维有限元建模的研究不多,对其他软组织的有限元建模方法上也存在一定缺陷。本文的研究目标是:基于人体胃部的CT图像,研究采用自动化或半自动化的方法得到胃部的几何模型,最终研究并建立胃的三维有限元模型。本文的主要内容包括:●研究相关的CT成像、胃部图像特点和有限元建模方法的基础知识;●研究并设计胃部有限元模型建立方法的技术体系和系统结构,介绍相关的可视化工具包VTK、医学图像配准与分割工具包ITK;●针对胃部CT图像的特点,设计针对序列图像的自适应区域生长法,能自动选取种子点;●基于Marching Cubes算法实现了胃部几何模型的三维面绘制;●研究对比网格平滑和简化的不同算法,确定对三维重建模型进行Laplacian平滑和QEM边折叠网格简化;●在研究胃部的生物力学特性基础上,进行数据格式转换后,利用ANSYS软件建立并分析胃部的三维有限元模型。对所建成的胃部三维有限元模型的模拟力学分析结果表明,本文建立胃部的三维有限元模型有较好的几何相似性和力学相似性。
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