一种具有随机特性的人体全气道模型的构建方法技术

本发明专利技术公开一种具有随机特性的人体全气道模型的构建方法，属于生物流体力学领域。包括：接收人体上半身CT图像，结合医学影像重建和逆向工程，生成基于CT图像的上呼吸道

【技术实现步骤摘要】
一种具有随机特性的人体全气道模型的构建方法


[0001]本专利技术属于生物流体力学领域，更具体地，涉及一种具有随机特性的人体全气道模型的构建方法。

技术介绍

[0002]人体呼吸道是人体肺毛细血管与大气之间进行气体交换的通道，由胸外气道和胸内气道组成。胸外气道由口、鼻、咽和喉组成，胸内气道包括气管、支气管和肺气道等。气体的传输由口和鼻腔开始，通过不断分叉的肺气道到达肺泡表面。建立能够描述全呼吸道形态特征的数学模型，将会为模拟分析全呼吸道内部的气体流动特征带来极大的方便，有助于进一步了解人体呼吸系统的生理机能。因此，有必要建立一个与真实的呼吸系统几何形态相近的全气道模型。
[0003]虽然呼吸力学CFD研究中已经有众多广泛运用的呼吸道模型，但多大数呼吸道模型都是分段模型如口
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喉模型、气管模型、支气管和肺泡模型等，缺乏能描述整个呼吸系统几何形态和解剖结构的全气道模型。对于上呼吸道
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主气管
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支气管，当前主要采用基于CT图像的个性化模型。受CT图像分辨率的限制，基于CT图像重建的几何模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有随机特性的人体全气道模型的构建方法，其特征在于，该方法包括：S1.接收人体上半身CT图像，结合医学影像重建和逆向工程，生成基于CT图像的上呼吸道
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支气管模型，该模型包括：口、鼻、咽、喉、气管和支气管模型；基于Weibel理想化模型，使用参数化脚本，生成肺气道树模型，该模型包括：支气管树模型和深肺气道树模型；S2.基于Weibel理想化模型，构建带有随机生长特性符合基于CT图像上呼吸道
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支气管模型的支气管树模型，所述支气管树模型由支气管末端向外延伸；S3.基于Weibel理想化模型，使用参数化脚本，生成肺气道树模型；S4.将各部分模型装配组合生成具有随机特性的人体全气道模型。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于Weibel理想化模型，构建带有随机生长特性符合基于CT图像上呼吸道
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支气管模型的支气管树模型，包括：(1)接收起始和终止的支气管树级数的设置，所述起始支气管树级数与CT模型末端级别对应，所述终止支气管树级数与向外延伸最大范围对应；(2)使用脚本计算Weibel理想化模型中起始支气管树级数至终止支气管树级数的各级模型所需的气道半径、气道长度和旋转角度；(3)使用各级模型所需的气道半径、气道长度和旋转角度，在Rhino GrasshopperSubD建模模块进行支气管树建模，通过不同级数的支气管起点和长度使用旋转矩阵及随机数构造向量以实现支气管树的随机生长；(4)生成用于反映实际呼吸道连接关系的multipipe模型；(5)响应于随机数刷新指令，使用随机数刷新支气管树模型，以获得和CT图像中判断的走向最为接近的模型；(6)将模型输出至Rhino建模界面后细分，将网格文件转换为NURBS文件。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，构造所述随机生长特性支气管树模型，包括：(1)根据气道半径、气道长度和旋转角度，创建模型起始点和起始向量；(2)根据起始点和气道长度构造支气管树各级向量，通过生成旋转角度范围内的随机量构造带有随机特性的三维旋转矩阵，带有随机特性的三维旋转矩阵可通过随机数进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔新光，周琪智，周莹，薛源，管汉雄，张进华，王锦涛，冯亚宁，胡玉娜，宋伟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：