颅内动脉瘤虚拟支架诊疗系统及其诊疗方法技术方案

本发明专利技术提供的颅内动脉瘤虚拟支架诊疗系统及其诊疗方法，术前血管模型和虚拟支架初始化模型获取模块；用于血管三维模型重建与模型平滑、中心线自动提取、支架模型初始化；虚拟支架算法执行模块，用于虚拟支架和术前血管模型的simplex网格转换、虚拟支架展开、血管壁接触检测、力平衡判定；手术方案评估模块，用于使用形态学参数和血流动力学功能参数评估术前医生所制定手术方案的有效性。本发明专利技术使用基于Simplex mesh的虚拟支架技术模拟支架在颅内动脉中的展开和置入过程，在确保准确度的基础上保证虚拟支架的展开速度，搭建兼具时效性和准确性的颅内动脉瘤虚拟支架诊疗系统，为颅内动脉瘤的术前方案规划提供指导。

Diagnosis and treatment of intracranial aneurysm with virtual stent

【技术实现步骤摘要】
颅内动脉瘤虚拟支架诊疗系统及其诊疗方法
本专利技术涉及生物医学工程及计算机科学领域，具体为颅内动脉瘤虚拟支架诊疗系统及其诊疗方法。
技术介绍
颅内动脉瘤是一种由于血管壁脆化而引起的动脉血管病理性扩张的疾病，颅内动脉瘤发病率较高，且超过30％的患者所患动脉瘤的个数不止一个，该疾病治疗的困难程度极高，且破裂风险较大，时刻威胁着患者的生命安全。目前，腔内修复已经成为动脉瘤治疗手段中较为主流的一种治疗方式。颅内支架常用于封堵动脉瘤口进而减少动脉瘤中的血流灌注，但治疗效果的好坏很大程度上依赖于支架的选择，具体包括支架的尺寸，形状以及支架的置入位置。其次，支架介入的治疗方式也并不是适用于所有情况，临床随访发现有患者在进行腔内修复之后发生了动脉瘤再破裂和支架内再狭窄。因此，在介入治疗之前，完整的术前规划和支架置入效果以及并发症风险预测十分必要且意义重大，虚拟支架技术的目的是在术前模拟医生制定的手术方案，仿真且可视化手术方案治疗效果，提供了术前并发症的预测基础。针对虚拟支架的模拟展开，很多研究重点聚焦于支架展开过程中支架与血管壁之间的相互作用力，以及置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.颅内动脉瘤虚拟支架诊疗系统，其特征在于，包括以下模块：/n(1)术前血管模型和虚拟支架初始化模型获取模块；用于血管三维模型重建与模型平滑、中心线自动提取、支架模型初始化；/n(2)虚拟支架算法执行模块，用于虚拟支架和术前血管模型的simplex网格转换、虚拟支架展开、血管壁接触检测、力平衡判定；/n(3)手术方案评估模块，用于使用形态学参数和血流动力学功能参数评估术前医生所制定手术方案的有效性。/n

【技术特征摘要】
1.颅内动脉瘤虚拟支架诊疗系统，其特征在于，包括以下模块：
(1)术前血管模型和虚拟支架初始化模型获取模块；用于血管三维模型重建与模型平滑、中心线自动提取、支架模型初始化；
(2)虚拟支架算法执行模块，用于虚拟支架和术前血管模型的simplex网格转换、虚拟支架展开、血管壁接触检测、力平衡判定；
(3)手术方案评估模块，用于使用形态学参数和血流动力学功能参数评估术前医生所制定手术方案的有效性。


2.根据权利要求1所述的颅内动脉瘤虚拟支架诊疗系统的诊疗方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)构建术前血管和虚拟支架初始化模型获取模块；主要包括术前血管三维模型重建与模型平滑、中心线自动提取、虚拟支架模型初始化；
(2)构建虚拟支架算法执行模块，主要包括虚拟支架和术前血管模型的simplex网格转换、虚拟支架展开、血管壁接触检测、力平衡判定；
(3)构建手术方案评估模块，使用形态学参数和血流动力学功能参数评估术前方案的有效性。


3.根据权利要求2所述的颅内动脉瘤虚拟支架诊疗系统的诊疗方法，其特征在于，步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)从医院获得术前血管断层影像数据，使用mimics软件通过半阈值自动分割重建的方法重建出术前血管模型并以STL格式导出；
(1.2)导出的血管模型是术前动脉瘤血管模型，在matlab中使用压缩算法对动脉瘤模型进行压缩处理，消除在中心线提取时，膨大动脉瘤的影响；
(1.3)使用GeomagicStudio重构术前动脉瘤血管模型网格，旨在减少网格数量，提高颅内动脉瘤虚拟支架算法的执行效率；；
(1.4)计算中心线上每一个点的切线方向，以中心线的点为圆心做与切向方向垂直的圆，设定每一个圆的初始半径为0.1mm，构建支架初始化模型网格。


4.根据权利要求2所述的颅内动脉瘤虚拟支架诊疗系统的诊疗方法，其特征在于，步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)获得术前动脉瘤模型和支架初始化模型之后，计算模型的空间点位置和相邻关系，以及三角形网格的相邻关系；
(2.2)在matlab中将术前血管模型和虚拟支架初始化模型的三角形网格形式转换为simplex网格；
(2.3)转换为simplex网格后，使用运动定律描述网格点在力作用下的运动；具体细节为，每个曲面上的顶点都被当成了一个物理质点，每个物理质点的运动都遵循牛顿运动定律；此时，支架点受到支架自身的扩张力，将其称为内力，和血管壁对其的阻力，将其称为外力，在内力和外力的共同作用下，物理质点在空间上的演化方程被表示为式(1)：



其中m是网格质点的质量，Pi是支架点，γ是阻尼系数，Fint是t时刻节点所受到的内力，Fext是t时刻节点所受到的外力；以上公式为连续性方程，为了服务于实际实现，将以上方程离散化处理可得公式(2)：
Pit＝Pit+(1-γ)(Pit-Pit-1)+αFint(Pit)+βFext(Pit)(2)
其中式中的α、β分别是节点所受内外力的权重因子，为了更真实模拟支架自身的扩张力和血管壁的阻力，权重因子的获得分别是通过支架的拉伸实...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈端端，张薛欢，梅玉倩，李振锋，石悦，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11