[发明专利]基于CT图像的人体内外呼吸一体化模型构建方法和系统

权利要求书

1.一种基于CT图像的人体内外呼吸一体化模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.获取平稳呼吸目标对象上半身的CT图像，得到dicom格式的模型；

S2.使用三维重建方法对dicom格式的模型进行三维重建，得到包含鼻腔、口腔、喉管、气管和各级支气管部分的stl格式的三维模型；

S3.对stl格式的三维模型进行修复和平滑处理，得到iges格式的Nurbs曲面模型；

S4.参考人体呼吸道生理学结构特征，对iges格式的Nurbs曲面模型进行分割，得到iges格式的三维人体呼吸道模型；

S5.对iges格式的三维人体外壳模型和iges格式的三维人体呼吸道模型进行一体化拼接，得到iges格式的人体内外呼吸一体化模型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2包括：

S21.确定好呼吸道区域的灰度值范围，对人体呼吸道区域进行灰度分析，从而区分出人体呼吸道区域内的组织结构；

S22.根据人体生理结构参数修补显示不完整的呼吸道部分，逐层删除无关组织与目标部位的边界，保留呼吸道各部位；

S23.通过参数化建模方法，建立出人体三维呼吸道模型，输出stl文件格式。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤S4包括：

S41.依据真实人体的左鼻孔、右鼻孔、口腔结构，创建对应位置的点；

S42.将各个点通过样条曲线连接形成平滑的封闭曲线；

S43.将上述封闭曲线围成的曲面从iges格式的Nurbs曲面模型中分割出来，并将封闭曲线围成的曲面删除；

S44.将封闭曲线沿垂直法线方向向Nurbs曲面模型外拉伸，输出iges格式的模型；

S45.依据人体生理学结构，将上述iges格式的模型进一步分割，各部分之间光滑连接，输出iges格式的三维人体呼吸道模型。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S45中，进一步分割为以下组成部分的任意组合：

鼻腔、口腔、咽喉、零级主支气管、一级支气管、二级左支气管、二级右支气管、三级右支气管。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对组合呼吸道模型所包含的各部位进行呼吸状态仿真。

6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，步骤S5包括：

S51.获取obj格式的三维人体外壳模型，格式转化为iges格式的三维人体外壳模型；

S52.将iges格式的三维人体外壳模型左、右鼻孔和口腔进行切割；

S53.以切割后的iges格式的三维人体外壳模型的位置为基准，根据人体生理学结构，调整iges格式的三维人体呼吸道模型至对应位置。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S53包括：

S531.两模型进行一次布尔运算后，两模型在口腔处的组合完成；

S532.依据“点-线-面”的逻辑结构，以呼吸道左鼻腔的封闭切割线与人体模型左鼻腔的封闭切割线为基础，在两封闭切割线之间构建曲面，封闭呼吸道左鼻腔的封闭切割线与人体模型左鼻腔的封闭切割线之间的空间；

S533.依据“点-线-面”的逻辑结构，以呼吸道右鼻腔的封闭切割线与人体模型右鼻腔的封闭切割线为基础，在两封闭切割线之间构建曲面，封闭呼吸道右鼻腔的封闭切割线与人体模型右鼻腔的封闭切割线之间的空间；

S534.封闭完成后，分别对上述三维人体模型和真实人体呼吸道模型在左、右鼻腔和口腔三个连接处进行平滑处理，输出iges格式的人体内外呼吸一体化模型。

8.如权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述iges格式的人体内外呼吸一体化模型用于模拟病毒在人体内外传播、3D渲染或者3D打印。

9.一种基于CT图像的人体内外呼吸一体化模型构建系统，其特征在于，包括：计算机可读存储介质和处理器；

所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；

所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行权利要求1至8任一项所述的基于CT图像的人体内外呼吸一体化模型构建方法。