血管表面模型的网格优化，用于经皮冠状动脉介入治疗的计算机辅助仿真

标题所提到的“血管表面模型的网格优化”，是研究在经皮冠状动脉介入治疗（PCI）中用于计算机辅助仿真的一个关键步骤。经皮冠状动脉介入治疗作为一种对抗冠状动脉疾病的黄金标准，相较于以往的开胸手术，具有创伤小、恢复快等优点。然而，由于其微创特性，医师在操作过程中面临着较大的眼手协调难度，这也是介入实验室中一项非同小可的任务。 本研究的核心内容是提出一种优化血管表面模型网格的方法。该方法考虑了模型的应用，在不改变最大连通表面几何结构的前提下，首先检查模型的连通性，然后进行平滑处理。处理过程中，适当地减少构成模型表面的多边形数量，使得模型达到既显著又适度的简化。最终得到的优化后的血管表面模型，在与虚拟导丝交互的验证测试中被应用。 在介绍部分，作者首先概述了PCI的重要性及其微创特性，这种特性虽然减少了患者的创伤和快速恢复，但同时也增加了学习难度并给介入实验室的操作者带来了潜在的职业危害。为了解决这些问题，介入手术中引入了机器人辅助血管系统，旨在改变现有的困难局面。使用这类机器人可以显著减轻心脏病学家的工作负担。 为了进一步阐述研究的背景和意义，研究论文的描述中提到了计算机辅助手术仿真的设计初衷，即为PCI操作的早期训练阶段提供一个可靠的工具。在这样的仿真系统中，血管表面模型是虚拟解剖环境中的主要组成部分。由于在训练过程中虚拟手术工具与模型表面之间存在着频繁的交互，因此对于患者特定的血管表面模型，需要进一步处理以适应这一特定情形。这也是本篇论文提出的网格优化方法的初衷。 论文接着详细介绍了网格优化方法的具体步骤。检查了血管表面模型的连通性，以确保模型没有缺失或错误的连接点。然后，使用平滑处理技术，在不改变主要连通表面几何形态的基础上进行操作。接着，对构成模型表面的多边形数量进行了大幅度且合理的减少，从而优化了模型网格。这种优化不仅提高了仿真的性能，而且在与虚拟导丝交互的验证测试中证明了其有效性。 血管表面模型的网格优化是改善经皮冠状动脉介入治疗计算机辅助仿真系统性能的关键技术。通过对模型表面网格的改进，可以提高仿真系统的交互性和真实感，从而为介入手术培训提供更为可靠的工具，最终达到减少临床操作风险、降低医疗事故的目的。此外，优化后的模型也将在实际的介入手术中发挥积极作用，帮助医生更好地理解和操作血管内的复杂结构。对于医工交叉领域的研究者而言，这是一个值得深入探索的领域。