專利名稱：導管與心臟的漸進顯示設計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于散亂點云重建和顯示三維心臟模型的方法，應屬于圖像處理和醫(yī)學領域。適用于有心臟疾病，無須開腔手術的患者，可通過導管頭部對患者心臟進行治療。
背景技術：
隨著時代的進步，醫(yī)學圖像領域也有了相應的發(fā)展，VTK這個很成熟的軟件在醫(yī)學范疇內(nèi)得到了廣泛的應用。導管的接近顯示主要建立在導管的頭部可以集成多種芯片用來測量壓力，溫度，血流等參數(shù)，幫助醫(yī)生找到病變部位。而且國際上的一些案例是導管本身也有治療的功能，例如可以發(fā)射電磁波，加熱殺死病變細胞的功能，然而這些都需要導管頭部貼近心臟來完成，所以導管與心臟的距離是一項非常關鍵的技術指標，關系到治療效果的好壞。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有的技術的缺陷，提供一種基于散亂點云重建和顯不的心臟模型的方法，有助于對心臟的診斷和治療。為達到上述目的，本發(fā)明構思是模型的優(yōu)化這里為對三角網(wǎng)格的心臟模型進行細分，細分后得到的模型更加平滑精細，得到的頂點數(shù)量也會增加很多，當然內(nèi)存占據(jù)量也有所增加，但是對于導管投影來說是更精細的方法。這里采用linear細分的方法，因為Linear細分方法是一種插值的方法，它很好的保留了原始數(shù)據(jù)點所以也在模型的精確度上有很大幫助簡單易行，效率高且效果很好。在查找導管與心臟的最近距離時用到了 kd-tree算法。該算法是經(jīng)典的針對無序點云的排序方法，該方法通常用來查找距離最近的兩點，是一種便于空間中的點的搜索的數(shù)據(jù)結構經(jīng)過排序后的數(shù)據(jù)對于查找最近點的效率有很大的提高。K即為樹在空間上的深度，kd-tree還具有點分布均勻的特點，所以搜索的效率比較高，其速度也很快。投影函數(shù)的選擇也很關鍵，本發(fā)明想要的投影是當導管接近心臟時投影有所變化，當無窮接近時投影大小為導管頭部大小。當越靠近時，大小變化越大是本發(fā)明期待的。我們知道log曲線是在因變量接近某一數(shù)值時變化率越來越大的函數(shù)。所以選擇的函數(shù)是一個log函數(shù),這里為
J adius = radius — abs(\og(abs(dis — radius) +1))
(I)
根據(jù)上述發(fā)明構思，本發(fā)明才有下述技術方案
一種基于散亂點云重建三維心臟模型的方法，其特征在于該模型是走走拓撲結構的。所述模型建立建立和顯示操作步驟如下(I)首先利用散亂的無序三維點云重建出來人體的心臟模型；(2)對模型進行優(yōu)化(3)導管的建立；(4)在心臟模型上的頂點建立索引；(5)移動導管，根據(jù)索引找到離導管最近的點；(6)在該點處建立投影；(7)投影大小的函數(shù)設定，顏色選擇。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著進步本發(fā)明的模型是走拓撲結構的，得到的模型更加平滑精確，有助于對心臟的診斷和治療。
圖I為公式(I)的說明，其中(a)圖是對數(shù)函數(shù)，(b)圖是(a)圖向左做平移后的函數(shù)，(C)圖是翻轉后的函數(shù)，Cd)圖是最終得到的函數(shù)即公式(I)的函數(shù)；
圖2為利用原始數(shù)據(jù)重建出來的心臟模型的正反兩面；
圖3為Linear加密后的心臟模型的正反兩面；
圖4為導管在原始模型的投影；
圖5導管在加密后心臟模型上的投影。
具體實施方式
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例子結合
如下
參見圖I-圖5，本基于散亂點的重建和顯示三維心臟模型的方法的具體操作步驟如
下
I首先對散亂的無序的點云數(shù)據(jù)進行三維重建，得到三角網(wǎng)格的心臟模型；
2然后對得到的心臟三維模型進行優(yōu)化即模型細分，采用linear細分方法，不僅使模型表面光滑，而且得到更多的網(wǎng)格和頂點，在后續(xù)的導管漸近顯示處可以得到更精確的結果;
3模擬導管。模擬的導管是一個圓形的物體，以中心作為參考基點進行距離的計算，有一定的誤差但是導管本身的電極就是很小的，所以半徑幾乎忽略不計。導管可以隨意移動，此處用鼠標拖動導管進行移動，模擬導管真正的移動；
4導管與心臟上最近點的查找。這里關鍵是kd-tree的作用。首先利用kd-tree把散亂無序的點云數(shù)據(jù)排序，排序后查找與確定點的距離最小的點，并且存儲起來；
5根據(jù)上一步驟查找到的最近的點計算距離，需要實時的更新是關鍵。每次導管移動都要調用上面的步驟4，并將距離顯示出來；
6投影顯示。在找到的最近的點處實現(xiàn)投影的繪制，投影以圓球表示。圓球的半徑大小用下面的函數(shù)計算。
Aadius = radius - abs(\og(abs(dis - radius) +1))此函數(shù)中radius是投影圓球的半徑大小，dis為導管與心臟的最近距離，radius為導管半徑，abs (dis-radius)為取距離的絕對值函數(shù)。\og{abs{dis - radius)是對數(shù)函數(shù)，因為對數(shù)函數(shù)有一個特點就是值隨著參數(shù)接近某個值時是呈現(xiàn)變化率大的趨勢。abs(\og(abs(dis-radius) +1)這個表達式的意義是當導管與心臟距離接近零值時
它的Radius = radius — abs(\og{abs{dis - radius) +1)) 該函數(shù)確保了當
導管與心臟距離為零時，投影的大小無窮接近導管的大小，當越靠近時，投影大小的變化越明顯，可以達到減少醫(yī)生誤操作的可能。
權利要求
1.本專利是一種基于散亂點云重建和顯示三維心臟模型的方法，其特征在于該模型是走走拓撲結構的； 所述模型建立建立和顯示操作步驟如下(I)首先利用散亂的無序三維點云重建出來人體的心臟模型；(2)對模型進行優(yōu)化(3)導管的建立；(4)在心臟模型上的頂點建立索引；(5)移動導管，根據(jù)索引找到離導管最近的點；(6)在該點處建立投影；(7)投影大小的函數(shù)設定，顏色選擇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于散亂點云重建和顯示三維心臟模型的方法。本方法的模型是拓撲結構的，模型的建立和顯示的操作步驟如下(1)首先利用散亂的無序三維點云重建出來人體的心臟模型；(2)對模型進行優(yōu)化(3)導管的建立；(4)在心臟模型上的頂點建立索引；(5)移動導管，根據(jù)索引找到離導管最近的點；(6)在該點處建立投影；(7)投影大小的函數(shù)設定，顏色選擇。根據(jù)以上步驟可以在速度和精確度上做了折中的考慮，既可以使速度不要太慢，也可以盡可能近似的計算距離，使操作者避免出現(xiàn)手誤。本發(fā)明所建立的模型較平滑精確，有助于對心臟的診斷和治療。
文檔編號G06T17/00GK102722905SQ201210156329
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權日2012年5月21日
發(fā)明者周學禮, 李金博, 王旭智, 賈洋洋, 馬秀麗 申請人:上海大學