随着人民生活水平的提高,心血管疾病发病率越来越高,心血管狭窄引起的各种血管疾病已经成为严重危害人类身体健康的疾病。在冠心病的各种治疗方法中,支架植入术因其创伤小、效果好,成为当前治疗心血管狭窄的新型方法。 本文以血管支架作为研究对象,研究面向个性化需求的血管支架数字化设计平台及其关键技术,重点研究血管狭窄部位个性化数据的获取、虚拟环境可视化和工程分析集成技术,开发应用于血管支架的数字化设计原型系统。本文将如何快速、低成本地设计并制造出高质量、面向具体病人个性化数据的血管支架作为研究的着眼点,把网络化、数字化手段引入血管支架产品设计和制造过程中。本文的具体研究内容、成果和创新点如下： (1)研究并建立了面向病人血管个性化数据的血管支架数字化设计平台。应用网络化、数字化设计技术改造血管支架的生产流程,通过一个面向个性化制造任务的信息共享平台,将病人、医院和生产厂家以及原材料供应商等多部门通过网络技术和信息技术整合在一起,以满足血管支架个性化、单品种、变批量生产的需求；在分析其制造特点和需求的基础上,提出并实现了面向个性化需求的血管支架数字化设计平台的平台体系结构,包括网络拓扑结构、功能框架结构、技术体系结构以及工作流程。 (2)基于高斯灰度模板的血管边界分割方法,研究并开发了基于血管影像的支架参数获取工具。提出了一种针对DSA图像的基于高斯灰度模板的血管边界分割方法进行血管的边缘检测和跟踪；对血管狭窄程度的评价体系进行了研究并实现了血管直线狭窄率测量工具；提出了一种基于平面图形主惯性轴求法的血管轮廓长、短轴获取方法,进行了血管面积狭窄率的评估和沿轴向的分析,如管腔面积、斑块面积、偏心度、圆形度、最小外接矩形等；研究并实现了基于MITK的血管直径和病变长度的测量工具；研究了DICOM协议的实现方法,提取其中的高精度信息,用于血管测量和建模。 (3)针对血管树结构的特点提出了新的AMC算法,实现了血管结构的快速三维重建,并建立了应用于血管支架的分布式可视化支持环境。在研究血管图像三维标量体数据场的绘制和显示基本方法的基础上,实现了基于断层轮廓线提取的面绘制,并针对血管树结构的特点提出了新的AMC算法,利用八叉树和等值面跟踪技术进行加速,取得了很好的效果。研究并实现了应用于血管支架的分布式可视化支持环境。采用新的三维数据格式来进行网络海量体数据的分发和传输；应用运行于应用层的网络协议进行网络通信,对操作人员屏蔽了不同网络连接方式下系统的复杂性,使他们不必操心网络连接的方式,而可以把精力投入到图像的理解和手术规划等具体事务中去,又使系统具有了一定的鲁棒性和通用性。 (4)实现了基于IGES和APDL两种工程数据格式的三维医学体数据与工程分析的接口,通过接口将重建的血管三维体数据导出成高精度的工程数据格式,为后面的血管支架耦合分析提供了准确的仿真环境,同时也为医学体数据与工程分析的无缝集成提供了通用的解决方案。 (5)在上述理论研究的基础上,实现了个性化参数提取工具、血管三维重建工具和血管结构的有限元建模工具,并建立了面向个性化需求的血管支架数字化设计平台的原型系统WDDPMS,通过实例数据的运行,验证了WDDPMS系统的可行性和关键技术的有效性。