Математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для системы внутрисердечной навигации

• Автор: Жарый, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 175 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР МЕТОДОВ ЛОКАЦИИ ЭНДОКАР ДИА ЛЬНЫ X ЭЛЕКТРОДОВ, МОДЕЛЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЕЙ В ТЕЛЕ ЧЕЛОВЕКА, МЕТОДОВ ИХ РАСЧТА И МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ ТРХМЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ ПО НАБОРУ ТОЧЕК.

1.1. Выбор принципа навигации.

1.1.1. Рентгеноскопический контроль

1Л .2. Принцип использования магнитных полей

1.1.3. Принцип использования электрических полей

1.1.4. Принцип использования ультразвука

1.1.5. Выбор принципа.

1.2. Моделирование электрических полей в теле человека

1.3. Методы построения трхмерных моделей по набору точек.

1.3.1. Картографические методы

1.3.2. Методы, применимые для плотных облаков точек.
1.3.3. Методы, используемые в системах навигации
1.3.4. Выбор метода построения трхмерной модели камер сердца человека .
1.4. Выводы главы 1.
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ В ТЕЛЕ ЧЕЛОВЕКА ОТ ЭЛЕКТРОДОВ РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ГРУДНОЙ КЛЕТКЕ
2.1. Описание моделируемого объекта.
2.2. Схема наложения навигационных электродов.
2.3. Моделирование электрических полей в теле человека при использовании
для генерации поля электродов различной величины
2.3.1. Моделирование электрических полей в теле человека при использовании для генерации поля стандартных электродов для снятия ЭЮ
2.3.2. Моделирование электрических полей в теле человека при использовании для генерации ноля электродов размером 0x0 мм
2.3.3. Моделирование электрических полей в теле человека при использовании для генерации поля электродов размером 0x0 мм
2.3.4. Моделирование электрических полей в теле человека при использовании для генерации поля электродов размером 0x0 мм2.
2.3.5. Моделирование электрических полей в теле человека при использовании для генерации поля электродов размером 0x0 мм2.
2.4. Сравнение полей создаваемых электродами различной площади
2.5. Сравнение электродов при изменении сопротивления контактной
поверхности
. Решение модельных задач.
2.7. Выводы главы
ГЛАВА 3. КОМПЛЕКС ПРОГРАММ ЭЛЕКТРО ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ .
3.1. Состав электрофизиологического комплекса
3.2. Общая схема взаимодействия программного комплекса.
3.3. Блок контроля и управления ЭФИ системы.и навигационной системы .
3.3.1. Подсистема блока контроля и управления ЭФИсистмы.
3.3.2. Подсистема блока контроля и управления навигационной системы
3.3.3. Метод аппроксимации трхмерных замкнутых поверхностей.
3.3.4. Сравнение модифицированного метода аппроксимации трхмерной замкнутой поверхности с методом ВюБепБе
3.3.5. Алгоритм интерполяции параметров активации миокарда.
3.3.6. Автоматический выбор точек для построения трхмерных моделей камер сердца.
3.3.7. Алгоритмы визуализации трхмерных поверхностей
3.4. Программа контроля радиочастотного деструктора.
3.5. Программа следящего монитора электрофизиологической системы
3.6. Выводы главы
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ДОСТОВЕРНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ
МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ В ТЕЛЕ ЧЕЛОВЕКА ОТ
ЭЛЕКТРОДОВ НА ГРУДНОЙ КЛЕТКЕ И КЛИНИЧЕСКОЙ АПРОБАЦИИ
КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ.
4.1. Сравнения решения с результатами других авторов.
4.2. Сравнение с аналитическим решением
4.3. Клиническая апробация разработанного программного обеспечения
4.3.1. Описание проведнного хирургического вмешательства
4.4. Выводы главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Алгоритм автоматизированного набора восполняющих точек позволяет построить объемную модель поверхности камеры сердца, при проведении эндоскопических вмешательств. Построение трхмерной модели сердца связано с добавлением восполняющих точек в изменяемый набор при любых перемещениях электрода хирургом внутри сердца. Алгоритм добавления основан на совместной работе алгоритмов объемной интерполяции и методе построения выпуклой оболочки. Результаты численного моделирования распределения
электрического поля в теле человека от электродов, расположенных на грудной клетке показали, что преимущества от увеличения размеров генерирующих электродов нивелируются анатомическими особенностями расположения рабочей зоны. Комплекс программ моделирования, интерполяции и съема сигналов . Впервые представлен. Это позволило снизить количество и разнородность управляющих элементов и концентрировать внимание хирурга на двух мониторах вместо 4х традиционных. Внедрение результатов Результаты диссертационной, работы внедрены в продукцию ОООЛМ. Э. Биоток, применяются в ГВОУ ВПО Сибирском государственном медицинском университете и Научноисследовательском институте комплексных проблем сердечнососудистых заболеваний СО РАМН, в учебном процессе ФГБОУ ВПО Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. Апробация работы результаты работы докладывались и обсуждались на Втором Всероссийском съезде аритмологов г. Москва, г. Москва и IXм Международном славянском Конгрессе по электростимуляции и клинической электрофизиологии сердца г СанктПетербург, г. Международной научнопрактической конференция Электронные средства и системы управления г. Томск, г. Научной сессии ТУСУР г. ВАК, получено два свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ в Роспатенте Программа навигации внутрисердечных электродов и поиска источников аритмий в трхмерной модели сердца и Программа управления компьютерной системой визуализации рентгенографических исследований и трхмерной реконструкции камер сердца, получен патент на изобретение 4. Предложена идея нормировки входных данных и использования сетки с равномерным распределением узлов для метода построения моделей камер сердца. Получены формулы численного решения уравнения Пуассона для электрических полей в среде с неоднородной проводимостью с использованием метода конечных разностей. Проведено моделирование электрических полей в теле человека от электродов, расположенных на грудной клетке, сделаны выводы об отсутствии практического преимущества от использования генерирующих электродов. Предложено решение для ускорения построения моделей камер сердца. Разработано алгоритмическое обеспечение для системы внутрисердечной навигации. Структура и объм работы диссертационная работа изложена на 5 страницах и состоит из введения, четырх глав с выводами, заключения, списка литературы из 9 наименований. Содержит рисунков и 8 таблиц. Во второй главе описывается вывод уравнения для численного расчета распределения потенциалов электрического поля в неоднородной среде с использованием метода сеток и метода релаксации, приводится описание способа получения информации об электрической проводимости тела человека и проводится описание результатов моделирования. Биоток Vii, модификации метода аппроксимации трхмерных замкнутых поверхностей, алгоритма построения трхмерных моделей камер сердца, нормализации входных данных, интерполяции параметров активации миокарда, алгоритма автоматического выбора точек для построения трхмерных моделей камер сердца. Четвртая глава содержит описание практических результатов, сравнения полученных решений с известными решениями, сравнение с аналитическим решением, а также результаты клинической апробации комплекса программ. ГЛАВА 1. В основе любой системы навигации лежит принцип определения координат. Каждый из указанных принципов был реализован в тех или иных коммерческих системах i ХР, i i, iii . Рассмотрим каждый из них. Рентгеноскопический контроль можно считать классическим подходом при проведении малоинвазивных операций и имеет множество недостатков.