[发明专利]一种用于心脏标测系统中的心内膜逐点插入动态表面重建方法

说明书

本发明公开了一种用于心脏标测系统中的心内膜逐点插入动态表面重建方法，包括：A1：导管采集四个仿射独立的点，并通过上述四个仿射独立的点初始化为一个四面体网格；A2：插入新采样点，并且根据新插入的采样点计算当前重建的表面网格中需要被替换的表面三角面片集合；A3：更新Delaunay三角剖分结构，同时也更新当前的表面网格结构；A4：利用局部膨胀和雕刻的方法优化当前重建的表面网格；A5：插入已经在Delaunay剖分结构但不在表面网格中的孤立点，提高表面网格的质量。上述表面重建方法更贴合手术中导管的采点步骤，更友好地服务医生掌握当前采样情况，显著提高心脏标测系统中心内膜表面的重建效率，更好地为医生提高病灶定位和病灶分析的服务。

技术领域

本发明涉及计算机图形学与计算几何领域，特别涉及一种用于心脏标测系统中的心内膜逐点插入动态表面重建方法。

背景技术

近些年来，导管消融技术可防止房颤复发在临床上已经被证明是一个相对高效和安全的方法，并且在一些情况下可以治愈房颤。因此，研发高效廉价的导管射频消融仪器具有重要意义。

对于导管消融手术而言，医生首先需要把导管从肱骨动脉处插入病人体内，并移动至主动脉瓣进入心室，接着医生操作导管开始采集心内膜表面上的点云，并在显示终端上显示通过点云重建的心内膜表面。同时根据重建的三维表面，医生能够确定病灶点的位置，并进行相应的消融手术。因此，通过采集的散乱点云可视化一个三维心脏表面是导管消融中至关重要的环节，通过散乱点云重构一个合理的心内膜表面对消融手术靶点定位起着举足轻重的作用。

对于当前流行的心脏标测系统而言，在心内膜上采样的过程是逐点进行的，然而当前系统中配套的表面重建算法多为一次重建，即一次性输入点云数据，然后输出心内膜表面网格。但是这种重建策略不符合导管采样的过程，重建效率低下，并且不方便医生直观地感觉心脏重建的局部变化范围，从而影响到病灶点的定位。

发明内容

为了能体现心脏标测系统的逐点采样过程，重建表面策略也应该被设计为渐进过程，即重建的表面可以随着采样点的新增进行局部更新。为解决上述技术问题，本发明提出一种动态心内膜表面重建方法，可以有效地提高手术过程中的表面重建效率。

为此，本发明采用了如下技术方案，其包括如下步骤：

一种用于心脏标测系统中的心内膜逐点插入动态表面重建方法，包括如下步骤：

A1：导管采集四个仿射独立的点，并通过上述四个仿射独立的点初始化为一个四面体网格；

A2：插入新采样点，并且根据新插入的采样点计算当前重建的表面网格中需要被替换的表面三角面片集合；

A3：更新Delaunay三角剖分结构，同时也更新当前的表面网格结构，即把新采样点插入到当前的表面网格中；

A4：利用局部膨胀和雕刻的方法优化当前重建的表面网格；

A5：插入已经在Delaunay剖分结构但不在表面网格中的孤立点，以再次提高表面网格的质量。

进一步，步骤A2包括：当新插入一个采样点到当前重建的心内膜表面网格中，通过一个种子三角面片，以广度优先的方式进行增长，从而求得需要被替换的表面三角面片集合。

进一步，种子三角面片为选择距离新待插入点最近的表面三角面片，其计算步骤如下：

A21：通过点定位计算当前插入点的四面体单元；

A22：以当前四面体单元为种子，以区域增长的方式求得该种子领域内距离新的待插入点最近的表面三角面片作为种子三角面片。

进一步，计算得到种子表面三角面片后，通过广度优先的方式计算当前表面网格中被替换的表面面片集合，其计算步骤如下：