一种冠心病的计算机辅助手术设计系统技术方案

本发明专利技术公开了一种冠心病的计算机辅助手术设计系统，包括依次相连接的临床检验模块、计算机辅助模块与诊疗模块；临床检验模块由常规检查模块1和冠脉造影模块2构成，初步判断是否具有冠心病或相关心脏疾病；计算机辅助模块，包括分割、重建冠状血管模块3与计算血管狭窄模块4，对造影图像进行分割重建，应用计算流体力学技术，计算出冠脉血流储备分数定量判断是否需要进行冠脉介入手术治疗；诊疗模块，由医生复查模块5和辅助手术模块6构成，医生复查模块5对计算结果进行反馈，使计算结果更加具有可信度，本发明专利技术涉及一种冠心病的计算机辅助手术设计系统，可直观的显示冠状动脉解剖结构，使冠心病的诊断更直观、科学。

【技术实现步骤摘要】
一种冠心病的计算机辅助手术设计系统
本专利技术属于医疗诊断系统
，涉及一种冠心病的计算机辅助手术设计系统。
技术介绍
冠心病又称冠状动脉心脏病，包括冠状动脉粥样硬化性心脏病和冠状动脉功能性改变两种情况。本专利技术中所提及冠心病特指冠状动脉粥样硬化性心脏病的简称，是冠状动脉血管发生动脉粥样硬化病变而引起血管腔狭窄或阻塞，造成心肌缺血、缺氧或坏死而导致的心脏病。近年来，随着人民生活水平的提高，冠心病的发病率逐渐上升，已经成为危害人们健康生活的主要疾病之一。然而传统的手术治疗方式过于依赖医生的个人经验，如果对病情出现低估，则将延误最佳诊治时期。国内外学者对冠心病的判断逐步应用血管造影和血管分割重建等技术，但依然没有形成系统的运用相关技术形成普适判断标准。然而现有相关技术，如专利号为CN109410267A，仅仅可以依据冠脉分割结果进行评估，而无法实现系统化定量计算辅助医生进行判断病情并诊疗，具有较大的局限性。而本专利技术提出的一种冠心病的计算机辅助手术设计方法及系统，利用计算机辅助手术设计指导冠脉介入手术治疗，可达到更为直观、客观、准确和科学的手术效果，避免了仅仅依靠医生经验进行诊治，具有普适性及易用性。当前医学上判断冠心病以冠脉造影作为诊断冠心病的金标准，冠脉造影可以帮助医生直观地检查心脏血管的狭窄与堵塞情况，而由此诊断对于医生本身具有较大依赖，故希望通过计算流体力学(CFD)技术，数值模拟冠脉血狭窄模型的血流动力学特征，定量的进行冠心病的评价诊断。
技术实现思路
本专利技术的目的在于判断是否有冠心病以及初步判断是否与要进行手术并对冠心病患者进行心脏支架辅助设计，以达到辅助冠心病诊断和手术的目的。针对目前不存在对冠心病统一的科学评判标准，而很大程度上依赖于医生的个人经验，本专利技术提出了一种冠心病的计算机辅助手术设计方法及系统。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种冠心病的计算机辅助手术设计系统，依次由临床检验模块、计算机辅助模块与诊疗模块三个模块构成，程序流程简单，易于操作。其中以处理模块为核心，诊疗模块输出结果，结果准确、客观。一种冠心病的计算机辅助手术设计系统，包括依次相连接的临床检验模块、计算机辅助模块与诊疗模块；临床检验模块由常规检查模块1和冠脉造影模块2构成，对患者进行冠心病的常规检查操作，初步判断是否具有冠心病或相关心脏疾病，是否需要进行进一步的计算分析；计算机辅助模块，包括分割、重建冠状血管模块3与计算血管狭窄模块4，对造影图像进行分割重建，应用计算流体力学技术，计算出冠脉血流储备分数定量判断是否需要进行冠脉介入手术治疗；诊疗模块，由医生复查模块5和辅助手术模块6构成，医生复查模块5对计算结果进行反馈，使计算结果更加具有可信度，也使随后的计算机辅助手术设计更加具有可行性，常规检查模块1、冠脉造影模块2、分割、重建冠脉模块3、计算血管狭窄模块4、医生复查模块5和辅助手术模块6依据顺序依次进行。进一步，重建冠脉模块3通过数字图像处理建立，分割指图像分割，是将数字图像划分成不重叠的几个部分，也就是将目标区域从图像中分割出来，包括阈值分割、轮廓线提取两部分。进一步，计算血管狭窄模块4，根据分割、重建冠脉模块3后图像，采用ANSYS软件对方程进行数值求解，应用计算流体力学技术CFD狭窄区域内血流动力学控制方程组，建立冠脉狭窄血流动力学数值模型，根据血流动力学参数及其分布规律计算出无创的冠脉血流储备分数，数值结果可通过表格、图像等多种方式展现出来，本专利技术如判断结果为需要进行冠脉介入手术治疗，则可根据计算所得数据对所需支架数量进行判断并对手术进行指导。进一步，分割、重建冠状血管模块3基于VMTK软件，首先用阈值分割算法进行分割，再用水平算法提取分割结果的轮廓线，最后使用移动立方体算法对提取结果来进行面绘制，建立血管的几何模型；采用软件ANSYS进行血流动力学数值模拟，对分割、重建冠状血管所得几何模型进行网络划分，在计算区域空间中将变量离散化，从而创造出有限元的模型；对建立的物理模型，即流进行物理条件设置，体流动模型设置为非定常层流；血液模型设置为不可压缩的均一化牛顿流体；边界条件设置血液的进端口和出端口，阻力模型的集中参数为数值；计算血管狭窄模块4应用计算流体力学技术CFD进行计算，使用ANSYSCFX求解器求解控制方程组，国际计算公式狭窄率＝(狭窄近端正常血管直径-狭窄处血管直径)/狭窄近端正常血管直径*100％。临床检验模块首先进行心电图、运动负荷试验、核素心肌显像和血液学检查等，其次根据需求再进行冠状动脉造影，用于获取临床检查结果的各项数据。从而进入计算机辅助模块，通过计算机辅助对冠脉造影所得图像依次进行三维分割与重建，根据重建后图像应用计算流体力学技术(CFD)进行计算，依据国际公式来判断狭窄程度是否大于30％。若冠脉狭窄大于30％，则需手术；若冠脉狭窄小于30％则无需进行手术。诊疗模块医生对计算结果进行复查，结果有效则根据数据进一步判断所需支架的选择，对手术进行指导。本专利技术与已有方法和技术相比，具有如下优点1.本专利技术涉及一种冠心病的计算机辅助手术设计方法及系统，用血管狭窄程度进行定量分析替代医生依据经验对病情进行判断，提高了诊断客观性，具有普适性，减轻医生工作量。2.本专利技术涉及一种冠心病的计算机辅助手术设计方法及系统，计算后医生对计算结果进行复查，针对计算不准确结果进行参数优化，大大提高了冠状动脉定量描述的准确度，有利于提高冠心病的确诊率和治愈率。3.本专利技术涉及一种冠心病的计算机辅助手术设计方法及系统，可实现与其他诊断方式相结合，从而能够对病情做出更为准确的分析和判断、制定合理的手术与治疗方案。4.本专利技术涉及一种冠心病的计算机辅助手术设计方法及系统，实现了软硬件的有效结合，提高了手术效率，优化了手术效果。5.本专利技术涉及一种冠心病的计算机辅助手术设计方法及系统，可直观的显示冠状动脉解剖结构，使医生和患者可以直观的观察冠状动脉是否存在病症，使冠心病的诊断更直观、科学。附图说明图1本专利技术一种冠心病的计算机辅助手术设计的系统结构示意图。图2本专利技术的辅助检查项目思维导图。图3本专利技术分割、重建冠脉的流程示意图。图4本专利技术计算血管狭窄的计算方法流程示意图。图5本专利技术中评估冠心病的具体实施流程示意图。图6本专利技术中计算机辅助手术设计方法的具体实施流程示意图。1.常规检查模块；2.冠脉造影模块；3.分割、重建冠状血管模块；4.计算血管狭窄模块；5.医生复查模块；6.辅助手术模块。具体实施方式参见图1，图1为本专利技术一种冠心病的计算机辅助手术设计的系统结构示意图，由临床检验模块、计算机辅助模块与诊疗模块依次构成。临床检验模块由常规检查模块1和冠脉造影模块2构成，对患者进行冠心病的常规检查操作，初步判断是否具有冠心病或相关心脏疾病，是否需要进行进一步的计算分析。计算机辅助模块，包括分割、重建冠状血管模块3与计算血管狭窄模块4，对造影图像进行分割重建本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冠心病的计算机辅助手术设计系统，其特征在于，包括依次相连接的临床检验模块、计算机辅助模块与诊疗模块；/n临床检验模块由常规检查模块(1)和冠脉造影模块(2)构成，对患者进行冠心病的常规检查操作，初步判断是否具有冠心病或相关心脏疾病，是否需要进行进一步的计算分析；计算机辅助模块，包括分割、重建冠状血管模块(3)与计算血管狭窄模块(4)，对造影图像进行分割重建，应用计算流体力学技术，计算出冠脉血流储备分数定量判断是否需要进行冠脉介入手术治疗；诊疗模块，由医生复查模块(5)和辅助手术模块(6)构成，医生复查模块(5)对计算结果进行反馈，使计算结果更加具有可信度，也使随后的计算机辅助手术设计更加具有可行性，常规检查模块(1)、冠脉造影模块(2)、分割、重建冠脉模块(3)、计算血管狭窄模块(4)、医生复查模块(5)和辅助手术模块(6)依据顺序依次进行。/n

【技术特征摘要】
1.一种冠心病的计算机辅助手术设计系统，其特征在于，包括依次相连接的临床检验模块、计算机辅助模块与诊疗模块；
临床检验模块由常规检查模块(1)和冠脉造影模块(2)构成，对患者进行冠心病的常规检查操作，初步判断是否具有冠心病或相关心脏疾病，是否需要进行进一步的计算分析；计算机辅助模块，包括分割、重建冠状血管模块(3)与计算血管狭窄模块(4)，对造影图像进行分割重建，应用计算流体力学技术，计算出冠脉血流储备分数定量判断是否需要进行冠脉介入手术治疗；诊疗模块，由医生复查模块(5)和辅助手术模块(6)构成，医生复查模块(5)对计算结果进行反馈，使计算结果更加具有可信度，也使随后的计算机辅助手术设计更加具有可行性，常规检查模块(1)、冠脉造影模块(2)、分割、重建冠脉模块(3)、计算血管狭窄模块(4)、医生复查模块(5)和辅助手术模块(6)依据顺序依次进行。


2.根据权利要求1所述的一种冠心病的计算机辅助手术设计系统，其特征在于，重建冠脉模块(3)通过数字图像处理建立，分割指图像分割，是将数字图像划分成不重叠的几个部分，也就是将目标区域从图像中分割出来，包括阈值分割、轮廓线提取两部分。


3.根据权利要求1所述的一种冠心病的计算机辅助手术设计系统，其特征在于，计算血管狭窄模块(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芳群，孙淼，蒙英，徐天弘，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32