2010年动脉血管STL模型封闭边界转换方法

本文主要探讨了动脉血管STL模型在医学工程中的重要性，特别是在进行计算流体动力学(CFD)分析时，精确的模型是必不可少的。由于实际获取的血管模型可能包含开口边界，这会对CFD分析造成影响，因为网格划分要求模型表面封闭。因此，研究者付文宇、乔爱科和付鹏斌针对这个问题提出了动脉血管STL模型的边界识别与三角剖分方法。 首先，他们采用了半边数据结构来重构STL文件的拓扑结构，这是一种有效处理多边形数据的方法，有助于理解模型的连接性和结构。通过这个数据结构，他们设计了一个边查找过程，能够准确地定位和识别出模型中的边界区域，这是转化开放边界的关键步骤。 接下来，他们利用带有边界约束的Delaunay三角剖分算法来处理这些边界区域。Delaunay三角剖分是一种经典的几何构造方法，它将一个平面区域划分为一系列不相交的三角形，确保任意三角形都不含有任何其他点在其凸包内。在这个过程中，他们允许插入Steiner点（虚拟点），以确保模型的完整性，即使在原始STL模型中没有直接相连的边也能通过这种方式连接起来，从而实现模型的封闭。 这种方法不仅理论上可行，还被成功地应用于开发了一套自动处理软件，可以直接对具有开口边界的动脉血管STL模型进行封闭边界转换。实验结果显示，此方法能够有效地将非封闭模型转化为满足CFD分析需求的封闭模型。 论文的关键词包括“拓扑重建”、“半边数据结构”、“双向链表”和“平衡二叉树”，这些都是实现边界识别和三角剖分的核心技术。此外，文中提到了NETGEN软件中的STLDoctor工具，尽管这不是他们研究的核心部分，但展示了实际应用中可能用到的辅助工具。 这项工作对于提高动脉血管模型在计算流体动力学中的应用精度具有重要意义，为医疗工程和生物医学研究提供了实用的技术支持。通过本文的研究，我们可以更好地理解和处理复杂的血管模型，以获取更精确的生理和病理信息。