人体肺部理想二分叉气道树的构造和可视化

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文人体肺部理想二分叉气道树的构造和可视化作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：吴长龙齐守良副教授东北大学中荷生物医学与信息工程学院硕士学科类别：工学生物医学工程2014年5月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委员会主席：康雁张耀楠、柯丽东北大学2014年06月万方数据AThesisinBiomedicalEngineeringTheIdealDichotomyStructuredofHumanLungAirwayTreeandItsVisualizationSupervisor：Associa

2、teProfessorQiShouliangNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=也思oI勺、学位论文作者签名：装右识夕日期：瑚身]心m学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许

3、论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年口学位论文作者签名：昱辰以签字日期：wf也绎^7念】0导师签名：∥妄℃玄队签字日期：u心，7·／万方数据东北大学硕士学位论文摘要人体肺部理想二分叉气道树的构造和可视化摘要肺气道树是人体内部呼吸系统与外界大气系统进行气体交换的通道。呼吸道的生理和形态特征直接关系到它的通气功能。根据临床医学研究表明，呼吸系统的相关疾病大多发生在肺气管部分。因此，建立一个理想的肺气道树模型，具有重要的研究价值和理论意义。虽然前人已经做了很多

4、有关气道树建模方面的研究，但在探讨肺气道树的建模方面，基本上都是基于We司ael模型的二维平面建模。且在由于技术条件所限，并没有延伸到三维平面之上，也没有使用相应的真实人体数据进行建模。本文建立了一个理想的反映肺气道树特征的三维二分叉模型。笔者通过分析有关肺气道树的解剖学相关资料，基于简单、快速、高效的思想，用二分叉对称分形结构的方法来描述气道树的各级形态特征。通过可视化工具OpenGL先建立肺气道树的二维骨架模型，然后通过对二维骨架模型的研究延伸到使用Ⅷ<建立肺气道树的三维骨架模型，最后通过对三维骨架模型的分析逐步建立基于VTK的描述肺气道树形态的数学模型，并且通过对人体真实肺

5、气道树的分析和统计，计算得到各级的长度、分叉角度和管径的具体参数。所生成的图形在形态与几何参数上与均与人体真实肺气道树数据很吻合，这样的实验结果表明人体的复杂形体可以通过数学模型模拟的方法来进行描述。本文通过使用可视化工具展示了一种较好的肺气道树三维形态的数学建模方法。数值模拟的结果对今后研究肺气道树内的气体流动与分布规律提供了的依据，为气道树3D模型快速打印提供了基础，对呼吸系统临床医学诊断以及后续的治疗研究有着重要的理论意义。关键词：肺气道树；二分叉；数学模型；可视化万方数据东北大学硕士学位论文Abs仃actTheIdealDichotomyStructuredofHuman

6、LungAirwayTreeandItsVisualizationAbstractLungakavaytreeisthegastransportchannelbetweenthehumaninsiderespiratorysystemandtheoutsideatmosphere．Thephysiologicalcharacteristicsandmorphologicalcharacteristicsoftherespiratorytractaledirectlyrelatedonitsventilationfunction．Tllcclinicalstudieshavesho

7、wnthatrespiratorydiseasesalwaysOCCUrattherespkatorytractsection．Therefore，theestablishmentofanideallungairwaytmehasgreatsearchvalueandtheoreticalsignificame．Whilepredecessorshavedoneabtoflesearehonlungairwaytree，butthe2Dmodeling吐leyexpbledwer