肺部形变的模拟方法、装置及服务器制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种肺部形变的模拟方法、装置及服务器，涉及计算机应用的技术领域，该方法包括：根据肺部的影像数据生成三维三角面片表面网格模型；将三维三角面片表面网格模型转换成包括多个四面空间体网格单元的实心网格结构，按照力学平衡条件为每个四面空间体网格单元分配单元矩阵方程；基于单元矩阵方程建立总体方程组；求解该总体方程组，得到每个四面空间体网格单元的位移量；将每个四面空间体网格单元的位移量进行叠加，生成肺部的整体形变量。本发明专利技术提供的肺部形变的模拟方法、装置及服务器，有效减少了测量肺部形变的准备时间，还可以根据不同病人的生理状况初始条件，有针对性的模拟不同病症下肺部的形变，避免了多余的CT扫描辐射。的CT扫描辐射。的CT扫描辐射。

【技术实现步骤摘要】
肺部形变的模拟方法、装置及服务器


[0001]本专利技术涉及计算机应用
，尤其是涉及一种肺部形变的模拟方法、装置及服务器。

技术介绍

[0002]针对肺部手术的导航设备中，肺部模型定位这种非刚体配准是比较难的部分，其定位的速度和精准度对后续的病灶定位起到决定性的作用，主要是因为肺部存在软组织的移动，并且呼吸作用也会引起肺部节律性的起伏，导致和术前从CT提取的模型存在较大的形变。
[0003]目前，模拟肺部形变的方法主要采用间接法和直接法。间接法采用体表标记物的运动推算呼吸运动，应用模拟定位机和体表标记物对呼吸运动进行监测和分析，利用呼吸传感器测量皮肤标记物的运动进而推算出肺部在呼吸时的三维运动。虽然利用体表标记物可以获取局部呼吸运动的信息，但是这类方法需要安装额外装置，存在误差大、费时、费力等缺点。
[0004]直接法则利用4D
‑
CT采集病人呼吸时的动态CT数据，然后通过图像的重建和呼吸相位的排列得到病人在不同呼吸相位的3D
‑
CT，利用B
‑
样条法进行配准，从而估计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种肺部形变的模拟方法，其特征在于，包括：获取肺部的影像数据，根据所述影像数据生成所述肺部的三维三角面片表面网格模型；将所述三维三角面片表面网格模型转换成所述肺部对应的实心网格结构，其中，所述实心网格结构包括多个四面空间体网格单元；按照预先设置的力学平衡条件为每个所述四面空间体网格单元分配单元矩阵方程；基于每个所述四面空间体网格单元分配的单元矩阵方程建立所述肺部的总体方程组；按照预先设置的所述肺部的初值参数求解所述总体方程组，得到每个所述四面空间体网格单元的位移量；将每个所述四面空间体网格单元的位移量进行叠加，以生成所述肺部的整体形变量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述三维三角面片表面网格模型转换成所述肺部对应的实心网格结构的步骤，包括：提取所述三维三角面片表面网格模型中所包括的三角形网格的顶点坐标，按照预先设置的索引编号规则生成所述顶点坐标的编号，并将所述顶点坐标以及所述顶点坐标的编号关联保存至第一链表中；遍历所述第一链表中保存的顶点坐标，基于每个所述三角形网格构建四面空间体网格单元，并将所述四面空间体网格单元保存至第二链表；基于所述第二链表中保存的所述四面空间体网格单元构建所述肺部对应的实心网格结构，其中，所述实心网格结构为四面体空间网格结构。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，遍历所述第一链表中保存的顶点坐标，基于每个所述三角形网格构建四面空间体网格单元的步骤，包括：对所述三维三角面片表面网格模型中相邻两层的所述三角形网格进行排序，选取其中一个为起始三角面片，选择与所述起始三角面片共边的两个三角面片，将四个顶点连接，构成一个起始的四面空间体网格单元，将所述起始的四面空间体网格单元存入至所述第二链表；将所述起始的四面空间体网格单元的相邻三角形网格作为下一个起始三角面片，继续查找与其相邻的两个三角面片，直至遍历完所述第一链表中保存的所有顶点坐标对应的三角面片，构成多个所述四面空间体网格单元。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：调整所述第二链表中所保存的四面空间体网格单元的四个顶点的拓扑顺序，使所述顶点之间满足右手法则，并且各个四面空间体网格单元的体积不为负值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照预先设置的力学平衡条件为每个所述四面空间体网格单元分配单元矩阵方程的步骤，包括：在所述实心网格结构处于平衡状态下，按照下述公式构建所述四面空间体网格单元的单元矩阵方程：σ
ij
+f
i
＝0；其中σ
ij
为所述四面空间体网格单元在受到外部作用力时自身产生的正向应力和剪向应力，f
i

【专利技术属性】
技术研发人员：成兴华，
申请(专利权)人：上海市胸科医院，
类型：发明
国别省市：