微血管网络在机体生理功能的实现中起着至关重要的作用,其生成研究为受损微血管网络的修复提供了潜在的治疗方向。目前,已有研究完成了虚拟异质性微血管树的生成,但由于显微图像无法清晰呈现毛细血管分布,开发符合真实生长规律的毛细血...微血管网络在机体生理功能的实现中起着至关重要的作用,其生成研究为受损微血管网络的修复提供了潜在的治疗方向。目前,已有研究完成了虚拟异质性微血管树的生成,但由于显微图像无法清晰呈现毛细血管分布,开发符合真实生长规律的毛细血管生长算法成为微血管网络生成领域的关键挑战。本研究提出了一种基于异质性微血管树的毛细血管生长算法。研究首先获取3个大鼠肠系膜微血管网络结构,剔除网络中的毛细血管,并分别提取独立的微动脉树和微静脉树;随后,设计并实现了以末端出芽方式进行毛细血管生长的算法,结合归巢机制引导毛细血管生长,模拟其生理特性;最终,通过生理性修剪和优化,构建出虚拟异质性微血管网络。实验对于每个大鼠肠系膜微血管网络记录了30次虚拟微血管网络生成,并对生成网络与真实网络的血管分形维数(FD)和血管密度(VD)进行对比分析。结果显示,生成网络与真实网络的FD和VD均高度相似(FD:1.548±0.025 vs 1.565±0.005,P>0.05,VD:0.060±0.004 vs 0.059±0.003,P>0.05),验证了算法在模拟毛细血管生长上的合理性。此外,通过分形维数空间分布观察,生成网络与真实网络在局部复杂度分布上基本一致。本研究提出的算法为基于异质性微血管树的虚拟微循环网络生成提供了新思路。展开更多
目的论证改进的Hausdorff距离(modified Hausdorff-distance,MH)对残端血管树结构变化的影响规律。方法从CT断层扫描获得临床病例血管模型数据,在MIMICS 10.0中通过设置"控制点间距"(distance between control points,DCP)参...目的论证改进的Hausdorff距离(modified Hausdorff-distance,MH)对残端血管树结构变化的影响规律。方法从CT断层扫描获得临床病例血管模型数据,在MIMICS 10.0中通过设置"控制点间距"(distance between control points,DCP)参数得到残肢血管的中心线模型,在MATLAB软件中编程施加变形,并计算和分析参数MH。根据转轴位置的不同,按照参与变形的血管节点数目、血管总长逐渐增大的顺序,将变形分为C_1、C_2、C_3、C_44种情况。结果 MH随着血管旋转角度的增加而增大,但由于参与变形血管模型的最大旋转半径和血管总长不同,呈现不同的增长趋势。随血管旋转角度增加,MH从C1到C4均逐渐增大,C_2到C_3变化最大,C_3到C_4变化最小。其中,C_2最大旋转半径和血管总长比C_1分别增加了22.2%和91.3%,C_4最大旋转半径和血管总长比C_3分别增加了14.1%和26.8%,而MH则最大变化了60.4%和4.5%。结论 MH可有效表征残端血管结构的变化,可近似认为在残肢中MH与血管变形角度呈正比,且最大旋转半径对MH的影响较大,同时发现DCP<3 mm可有效避免参数设置的影响。另外,MH还可用于其他血管树结构变化和比较的研究。展开更多
文摘微血管网络在机体生理功能的实现中起着至关重要的作用,其生成研究为受损微血管网络的修复提供了潜在的治疗方向。目前,已有研究完成了虚拟异质性微血管树的生成,但由于显微图像无法清晰呈现毛细血管分布,开发符合真实生长规律的毛细血管生长算法成为微血管网络生成领域的关键挑战。本研究提出了一种基于异质性微血管树的毛细血管生长算法。研究首先获取3个大鼠肠系膜微血管网络结构,剔除网络中的毛细血管,并分别提取独立的微动脉树和微静脉树;随后,设计并实现了以末端出芽方式进行毛细血管生长的算法,结合归巢机制引导毛细血管生长,模拟其生理特性;最终,通过生理性修剪和优化,构建出虚拟异质性微血管网络。实验对于每个大鼠肠系膜微血管网络记录了30次虚拟微血管网络生成,并对生成网络与真实网络的血管分形维数(FD)和血管密度(VD)进行对比分析。结果显示,生成网络与真实网络的FD和VD均高度相似(FD:1.548±0.025 vs 1.565±0.005,P>0.05,VD:0.060±0.004 vs 0.059±0.003,P>0.05),验证了算法在模拟毛细血管生长上的合理性。此外,通过分形维数空间分布观察,生成网络与真实网络在局部复杂度分布上基本一致。本研究提出的算法为基于异质性微血管树的虚拟微循环网络生成提供了新思路。
文摘目的论证改进的Hausdorff距离(modified Hausdorff-distance,MH)对残端血管树结构变化的影响规律。方法从CT断层扫描获得临床病例血管模型数据,在MIMICS 10.0中通过设置"控制点间距"(distance between control points,DCP)参数得到残肢血管的中心线模型,在MATLAB软件中编程施加变形,并计算和分析参数MH。根据转轴位置的不同,按照参与变形的血管节点数目、血管总长逐渐增大的顺序,将变形分为C_1、C_2、C_3、C_44种情况。结果 MH随着血管旋转角度的增加而增大,但由于参与变形血管模型的最大旋转半径和血管总长不同,呈现不同的增长趋势。随血管旋转角度增加,MH从C1到C4均逐渐增大,C_2到C_3变化最大,C_3到C_4变化最小。其中,C_2最大旋转半径和血管总长比C_1分别增加了22.2%和91.3%,C_4最大旋转半径和血管总长比C_3分别增加了14.1%和26.8%,而MH则最大变化了60.4%和4.5%。结论 MH可有效表征残端血管结构的变化,可近似认为在残肢中MH与血管变形角度呈正比,且最大旋转半径对MH的影响较大,同时发现DCP<3 mm可有效避免参数设置的影响。另外,MH还可用于其他血管树结构变化和比较的研究。
