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自20世纪80年代以来,快速心律失常的非药物治疗取得了重大进展。导管消融、植入起搏等等,都成为常规的治理快速心律失常的手段。在心内导管手术过程中,导管电极的定位是极其重要的,它决定了导管以及电极放置的位置,而这些导管电极正是用于心内电生理的正确测量以及病灶靶点的精确定位,定位的正确与否,决定了手术的安全与成功。
常规的二维的X线影像的引导下的导管标测,缺乏了导管在心腔内精确的三维空间位置信息,医生的主观意识以及临床经验在确定导管的位置时起了决定性的作用,对于一些比较复杂的心律失常的治疗通常都很难保证手术的成功。
本文中引入的三维心内膜定位导航系统,采用了三维的心内膜模型作为参照图像进行导管导航,它能确定导管电极在被测心腔中的空间位置,并用于指导房颤等心律失常疾病的导管消融手术。
此处用于导航的三维心腔模型,是通过CT断层重构的三维心内膜和通过电标测重构的三维心内膜配准后的模型。三维心腔表面模型能够直观地显示心腔的解剖结构,为医生提供足够的空间信息,从而正确定位心腔内电极导管的位置,引导医生的手术操作。
本文通过DICOM标准接口从CT影像系统中获取CT断层图像,然后通过三维心腔重建系统提取有效心腔数据,重构心腔表面的三维解剖模型,最终用于心内导管手术的导航。整个三维模型的建立过程如下:首先通过对CT图像的一系列的预处理,提高图像的质量,以减少噪声等其他因素对分割重建的影响;然后根据心腔内的血液的灰度特性,将感兴趣心腔区域从CT断层堆砌的胸腔体数据中提取出来;最后通过三维的重建算法,将提取的心腔数据进行三维重建显示。
本文对于三维定位导航系统的贡献主要体现在以下几个方面:
1.首次开展了通过CT断层序列重建心内膜模型的工作,并建立了一个心内膜三维重建子系统。该系统首先对CT断层数据采用两层滤波的方式进行预处理,然后利用心腔内血液的灰度以及心腔的连通特性,通过三维区域生长的方式实现感兴趣心腔区域的分割,最后根据MarchingCubes的三维重建显示算法实现心内膜模型显示。
2.根据DICOM标准,实现基于客户机/服务器式的网络接口,用于CT图像文件在CT影像系统和三维心内膜导航系统之间的传输和存储。
3.针对系统目前的状况以及存在的缺陷,提出一些解决这些关键问题的参考方法,主要为呼吸因素对定位导航的影响问题和电标测重构模型与CT断层重构模型之间的配准问题,为以后进一步完善系统奠定了理论基础。