【技术实现步骤摘要】
一种心脏二尖瓣力学性能优化方法、系统及设备
本专利技术涉及医学影像分析仿真领域,特别是涉及一种心脏二尖瓣力学性能优化方法、系统及设备。
技术介绍
近年来,我国退行性二尖瓣返流性疾病的发病率迅速攀升,而瓣环修复手术是改善二尖瓣返流症状,提高患者预期寿命的最主要方法;但是由于初学者往往因为经验不足,术中对二尖瓣结构分析不准确,修复方法不恰当,导致瓣环修复手术开展受限。建立术前及输后二尖瓣三维曲面模型并对模型进行有限元仿真能够为医师提供可视化的动态对比效果以及有效的手术方案评估方法,能够缩短医师的培训周期,提升医师的手术成功率。当前的影像数据难以为外科医生提供精确的心脏瓣膜力学分布信息,外科医生都是根据个人经验设计手术方案。并且经过对现有技术的文献检索发现,人工瓣环形状成为影响人工瓣环置入是否成功的关键因素,但是选择置入何种人工瓣环更为合适尚有争论(韩劲松.两种人工瓣环置入修复单纯二尖瓣环扩张引起的二尖瓣关闭不全的比较[J].中国组织工程研究,2015(16):2578)。
技术实现思路
为了解决目前人工瓣环无法根据病人情况进行个性化设计,以及无法在术前对手术方案进行确定性评估的问题,本专利技术提供了一种心脏二尖瓣力学性能优化方法、系统及设备,旨在提高瓣环修复手术的成功率,降低手术风险,同时可以将该技术应用于医生的培训以及教学,并且还提供了相应的系统及计算机设备。本专利技术所述的一种心脏二尖瓣力学性能优化方法,其步骤包括:步骤1、采集患者的心脏超声影像数据;步骤2、将心脏 ...
【技术保护点】
1.一种心脏二尖瓣力学性能优化方法,应用于集成了二尖瓣修复手术方案评估的系统中,其特征在于,包括以下步骤:/n步骤1、采集患者的心脏超声影像数据;/n步骤2、将心脏超声影像数据导入到医学图像处理软件;/n步骤3、在医学图像处理软件中选择心脏舒张末期时刻的图像,查看二尖瓣切片影像,并且在切片影像中提取二尖瓣特征;/n步骤4、根据步骤3提取的二尖瓣特征建立患者的初始二尖瓣三维曲面模型;/n步骤5、根据步骤4建立的初始二尖瓣三维曲面模型设计个性化人工瓣环并制定不同的虚拟修复手术方案进行虚拟手术,得到虚拟手术修复后的二尖瓣三维曲面模型;/n步骤6、对步骤4建立的初始模型以及步骤5得到的虚拟手术修复后的模型进行有限元前处理,得到术前以及术后的多种有限元模型,并在有限元分析软件中进行动力学仿真,得到二尖瓣应力应变分布特征;/n步骤7、根据仿真后得到的二尖瓣应力应变分布特征对虚拟手术方案进行评估,选择术后模型应力应变分布最均匀的虚拟手术方案。/n
【技术特征摘要】
1.一种心脏二尖瓣力学性能优化方法,应用于集成了二尖瓣修复手术方案评估的系统中,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、采集患者的心脏超声影像数据;
步骤2、将心脏超声影像数据导入到医学图像处理软件;
步骤3、在医学图像处理软件中选择心脏舒张末期时刻的图像,查看二尖瓣切片影像,并且在切片影像中提取二尖瓣特征;
步骤4、根据步骤3提取的二尖瓣特征建立患者的初始二尖瓣三维曲面模型;
步骤5、根据步骤4建立的初始二尖瓣三维曲面模型设计个性化人工瓣环并制定不同的虚拟修复手术方案进行虚拟手术,得到虚拟手术修复后的二尖瓣三维曲面模型;
步骤6、对步骤4建立的初始模型以及步骤5得到的虚拟手术修复后的模型进行有限元前处理,得到术前以及术后的多种有限元模型,并在有限元分析软件中进行动力学仿真,得到二尖瓣应力应变分布特征;
步骤7、根据仿真后得到的二尖瓣应力应变分布特征对虚拟手术方案进行评估,选择术后模型应力应变分布最均匀的虚拟手术方案。
2.根据权利要求1所述的一种心脏二尖瓣力学性能优化方法,其特征在于,所述步骤2中,所述的医学图像处理软件为3DSlicer。
3.根据权利要求1所述的一种心脏二尖瓣力学性能优化方法,其特征在于,所述步骤3中,所述二尖瓣特征提取过程是通过3DSlicer软件中的SlicerHeart模块将超声心动图中的二尖瓣特征提取出来,其他部分通过软件进行去除。
4.根据权利要求1所述的一种心脏二尖瓣力学性能优化方法,其特征在于,步骤4中,所述建立二尖瓣三维曲面模型的步骤包括:
步骤41、在步骤3提取的二尖瓣特征上对二尖瓣瓣叶中间的轮廓线进行打点标注,轮廓线的起始点为每层切片二尖瓣瓣环所在位置,轮廓线的终点为该切片中瓣叶末端;
步骤42、依次将二尖瓣瓣叶轮廓的起始点连接,拟合形成二尖瓣瓣环轮廓线,将二尖瓣瓣叶轮廓的终点连接,拟合形成二尖瓣瓣叶末端轮廓线,然后用样条曲面来进行拟合,以二尖瓣瓣叶轮廓线为截面轮廓,以瓣环轮廓线和瓣叶末端轮廓线为引导线,得到二尖瓣瓣叶的三维曲面模型;
步骤43、旋转查看二尖瓣切片影像,用标记点的方式标记多个乳头肌位置,输出各个标记点的坐标,取多个点的坐标平均值作为乳头肌位置,并且在步骤42得到的二尖瓣三维曲面模型中建立相应的乳头肌坐标点,得到完整的二尖瓣曲面模型。
5.根据权利要求1所述的一种心脏二尖瓣力学性能优化方法,其特征在于,步骤5中,根据患者心脏收缩期二尖瓣环的形状和尺寸特征设计个性化人工瓣环。
6.根据权利要求1所述的一种心脏二尖瓣力学性能优化方法,其...
【专利技术属性】
技术研发人员:姚尖平,谢龙汉,何高伟,姚凤娟,陈锦辉,赖立炫,
申请(专利权)人:华南理工大学,
类型:发明
国别省市:广东;44
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