冠状动脉应用解剖与三维重建

冠状动脉应用解剖与三维重建
作者 : 江汉臣
学位授予单位 : 湖南师范大学
学位名称 : 硕士
导师姓名 : 彭建强
学位年度 : 2016
关键词 : 冠状动脉血管网；血管铸型；三维模型重建；模拟退火算法
摘要 : 第一部分动物实验:兔正常心脏动脉血管网三维化模型的构建研究目的运用CT影像技术对血管铸型后的兔离体心脏动脉血管网进行三维重建模型,初步探讨铸型后冠状动脉三维重建的可行性,明确塑型剂的浓度选择。研究方法4只家兔麻醉处死后,在左右冠状动脉进行固定插管灌注,灌注材料选用过氯乙烯和氧化铅并加入染料进行沉淀搅匀,浓度分别为10%、15%、20%和25%,灌注压力为体积压缩比9ml/20ml。共灌注4天,4天后取出家兔心脏进行24排螺旋CT扫描,采用CT自带软件进行MIP、VR完成三维重建。将灌注标本放置于浓盐酸中腐蚀清洗保存。对比不同浓度的灌注材料构建的血管铸型标本和CT重建心脏三维数字化模型的特征。研究结果4只家兔均完成心脏血管灌注得到完整心脏血管铸型,CT扫描重建模型显示出完整的血管网形态和解剖层次。20%浓度的灌注材料较其他浓度灌注材料得到的灌注模型更加清晰、形态更加饱满。研究结论不同浓度的灌注材料对构建心脏血管模型有一定的影响。将血管灌注与三维影像学结合对构建出完整的家兔心脏血管网铸型及三维数字化模型提供了基础理论支持和实践经验。第二部分尸体实验:人正常心脏动脉血管网模型三维化模型的构建研究目的通过应用上述研究中较为合理的铸型浓度,灌注人体正常心脏来构建心脏动脉血管网模型,并利用CT影像技术及三维重建优化技术,构建更为符合解剖形态下的心脏三维结构,以利于三维重建用于心脏解剖研究。研究方法以中南大学实验室提供新鲜男性尸体标本,采用浓度为20%的灌注液在颈动脉进行灌注,灌注压力为体积压缩比9ml/20ml,灌注时间为3天。完成灌注后常规取出心脏采用CT扫描,并将采集的数据利用Mimics10.01软件进行数字化三维模型的构建,采用自适应模拟退火算法对重建后的结果进行迭代优化。三维重建完成后,腐蚀清洗标本,而后进行模型修补并保存。研究结果心脏血管网铸型标本灌注顺利,并利用CT扫描及Mimics软件清晰显示了心脏冠状动脉数字化三维模型。模型中显示出冠状动脉及吻合支发源、走向,并清晰体现出窦房结动脉、房室结动脉数目、起源、形态及走向,与周围结构的关系也均有很好的显示。三维重建模型对任意角度均有清晰的显示,Mimics阈值分割对血管分级重建、直径特征,多角度及水平面观察心脏血管情况均有较好的作用,采取自适应模拟退火算法对重建后的结果进行迭代优化,结果显示优化误差减少75%以上。研究结论通过心脏血管灌注,成功构建出人正常心脏冠状动脉血管网数字化三维模型。血管铸型技术、CT扫描和Mimics软件在研究人心脏冠状动脉网解剖结构有重要作用。运用自适应模拟退火算法对重建后的结果进行迭代优化,很大的提高了三维重建与冠脉解剖实际解剖的拟合,使三维重建模型具有较高的准确性,为人心脏的数字化研究提供了相应的理论基础。