[发明专利]一种具有生理功能的人体肾脏计算机三维模型构建方法

权利要求书

1.一种具有生理功能的人体肾脏计算机三维模型构建方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)获取三维数据场；

(2)肾脏宏观结构的三维重建；

(3)肾脏微细结构——肾单位的三维重建；

(4)实现肾脏微观结构的三维模型与肾脏宏观结构的三维模型的整合。

2.根据权利要求1所述的一种具有生理功能的人体肾脏计算机三维模型构建方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，首先，对人体肾脏的连续断面彩色图像数据进行分割、配准、融合等预处理，得到图像中的轮廓线并对其进行编辑、修改、储存等操作，获得轮廓线数据；然后，将连续数据离散化处理，重新填充和分类，形成三维数据场。

3.根据权利要求1所述的一种具有生理功能的人体肾脏计算机三维模型构建方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，肾脏宏观三维模型构建采用面绘制方法，具体通过由空间三维数据场构造出中间几何图元(如平面多边形)，然后由计算机图形学技术实现画面绘制来拟合物体表面，描述物体三维结构。

4.根据权利要求1所述的一种具有生理功能的人体肾脏计算机三维模型构建方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，采用肾脏的连续切片彩色图像数据，用计算机图像软件进行预处理，利用三维体绘制的方法构建微细结构，具体步骤：首先，读取肾脏的连续切片彩色图像数据，通过滤波、图像增强等图像预处理过程提高图像质量，获得较清晰的二维切片图像；然后，通过图像分割方法，建立并提取肾单位的区域轮廓，经配准后，建立所有二维肾单位图像的三维数据场，并对三维数据场中的每一个不同类元素赋以不同的颜色、透明度属性，在观察平面上进行投影，进行可视化成像处理。

5.根据权利要求1所述的一种具有生理功能的人体肾脏计算机三维模型构建方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，利用多次运算的中间结果的传递来减少一次运算的运算量，生成整个对象的仿真计算模型，具体步骤：

①确定肾脏的计算机三维模型所覆盖的空间范围；

②定义具有均一物理特性的独立栅格即肾单位的几何结构和物理组成(组成、性质等)，作为填充计算机三维模型覆盖区域的基本单元，在几何结构上，栅格对应于仿真计算模型中的体元；

③将肾脏的计算机三维模型划分为几个几何体并定义其几何尺寸和物理组成，每个几何体均由上述步骤②中的栅格组成，在物理组成上，几何体对应于仿真计算模型划分的小区域；

④用②中定义的栅格填充③中定义的几何体，再利用所有的几何体求取①中定义的空间区域，从而生成与肾脏的真实结构具有相同几何和物理组成的三维仿真计算模型；

⑤通过仿真计算实现肾脏的生理功能，在计算机三维模型和已经建立的肾脏数学模型的基础上用计算机仿真来研究通用的肾脏代谢功能。