CN112057204A - 基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置 - Google Patents
基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置，包括：血管模型构建模块，血管模型构建模块用于根据主动脉血管的影像数据构建主动脉血管模型；血管模型处理模块，血管模型处理模块用于对主动脉血管模型进行拉直处理；参数信息计算模块，参数信息计算模块用于计算各部位主动脉的开窗参数信息；混合现实设备，混合现实设备用于将拉直处理后的主动脉血管模型与血管支架在混合现实场景下进行匹配叠加，并根据开窗参数信息进行血管支架开窗引导。本发明能够有效解决传统技术中血管支架开窗需要经过精准的测量、步骤繁复、时间长、易出现偏差、器械使用量较多的问题，从而能够大大提高主动脉血管支架开窗的方便性。
Description
技术领域
本发明涉及医用设备技术领域，具体涉及一种基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置。
背景技术
主动脉病变，主要包括主动脉瘤(AorticAneurysm，AA)和主动脉夹层(AorticDissection，AD)，是一种常见的严重危及生命的疾病。若不及时治疗，一旦发生动脉瘤或夹层动脉瘤破裂，病死率极高。
主动脉夹层是主动脉血管的内膜受损，血液从主动脉内膜撕裂处进入主动脉中膜，使中膜分离(即血液进入到血管壁的两层之间形成的)，血液会沿主动脉长轴方向扩展形成主动脉壁的真假两腔分离状态，它会造成血管破裂、死亡、大量失血、严重的疼痛。脑缺血会导致偏瘫，脊髓缺血会截瘫或下肢软弱无力，还有的夹层累计到了双下肢的血供，可能会造成双下肢的缺血坏死。
目前对于A型主动脉夹层或者累积主动脉弓部分支的B型夹层需予以分支重建，目前传统的腔内技术开通分支支架主要有原位开窗和体外开窗，但互有利弊。体外开窗是将支架在体外打开，通过人工根据对人体造影结构进行预开窗，开窗位置对应分支血管的位置，之后将支架组合到系统中再输送到人体内，再造影打开支架，使开窗对准分支血管。体外开窗存在对位不准确的问题，同时开窗的大小也较难以保证与分支血管匹配，开窗大小不合适容易引起内漏。原位开窗包括激光开窗，激光开窗通过激光能对覆膜支架照射烧蚀出孔洞，然后再通过造影决定是否通过球囊进行逐级扩孔，这种方法所需设备成本高，操作过程中如果能量控制太高则覆膜支架的覆膜容易碳化引发血栓形成，如果能量控制太低则不能得到质量较高的开窗孔洞效果，并且在操作过程中，激光能可能会对周围组织造成损伤，存在手术风险。原位开窗还包括机械开窗，相比于激光开窗较为安全，但操作步骤复杂繁多，比如通过穿刺针将覆膜支架的覆膜刺穿后需要利用不同规格的扩张球囊对窗口进行逐步扩张，以及穿刺开窗时无法同步协助造影的问题，这样便存在手术时间较长以及器械成本较高的问题，较长的手术时间也会导致较高的手术风险。并且原位开窗还存在穿刺针难以找到分支血管穿刺点中央位置以及前后步骤间导丝的对位问题。
总体而言，传统技术中血管支架开窗需要经过精准的测量、步骤繁复、时间长、易出现偏差、器械使用量较多。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置，能够大大提高主动脉血管支架开窗的方便性。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置，包括：血管模型构建模块，所述血管模型构建模块用于根据主动脉血管的影像数据构建主动脉血管模型；血管模型处理模块，所述血管模型处理模块用于对所述主动脉血管模型进行拉直处理；参数信息计算模块，所述参数信息计算模块用于计算各部位主动脉的开窗参数信息；混合现实设备，所述混合现实设备用于将拉直处理后的主动脉血管模型与血管支架在混合现实场景下进行匹配叠加，并根据所述开窗参数信息进行血管支架开窗引导。
所述血管模型构建模块通过快速血管边界跟踪的脉管建模技术构建所述主动脉血管模型。
所述血管模型处理模块具体用于对所述主动脉血管模型中的主动脉弓段进行中心线提取，获取主干中心线和分支中心线，并建立主干段三维模型，以及计算所述主干段三维模型中垂直于中心线的各个截面，并将各个截面调整为相互平行，以得到拉直处理后的主动脉血管模型。
所述各部位主动脉的开窗参数信息包括头臂干、左颈总动脉、左锁骨下动脉的开窗孔径和开窗位置。
所述参数信息计算模块具体用于获取所述主干段三维模型中的分支与主干段的连接区域，并计算所述连接区域的中心点位置以得到所述开窗位置，以及计算所述连接区域的半径以得到所述开窗孔径。
所述混合现实设备包括混合现实眼镜。
本发明的有益效果：
本发明的基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置，通过构建主动脉血管模型和计算开窗参数，并通过混合现实设备根据主动脉血管模型和开窗参数进行混合现实场景下的血管支架开窗引导，由此，能够有效解决传统技术中血管支架开窗需要经过精准的测量、步骤繁复、时间长、易出现偏差、器械使用量较多的问题，从而能够大大提高主动脉血管支架开窗的方便性。
附图说明
图1为本发明实施例的基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置的方框示意图；
图2为本发明一个实施例的拉直处理中中心线与截面示意图；
图3为本发明一个实施例的主动脉血管支架开窗的混合现实场景示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例的基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置包括血管模型构建模块10、血管模型处理模块20、参数信息计算模块30和混合现实设备40。其中，血管模型构建模块10用于根据主动脉血管的影像数据构建主动脉血管模型；血管模型处理模块20用于对主动脉血管模型进行拉直处理；参数信息计算模块30用于计算各部位主动脉的开窗参数信息；混合现实设备40用于将拉直处理后的主动脉血管模型与血管支架在混合现实场景下进行匹配叠加，并根据开窗参数信息进行血管支架开窗引导。
在本发明的一个实施例中，血管模型构建模块10可通过快速血管边界跟踪的脉管建模技术对主动脉进行三维重建，从而构建出三维的主动脉血管模型。
具体地，首先可导入CT DICOM影像序列，血管模型构建模块10可对影像序列执行血管造影阈值分割，所分割的结果将只包含血管与骨骼组织，可称之为血管造影分割掩膜。
然后，血管模型构建模块10可从血管造影分割掩膜矢状面、冠状面与横断面方向基于形态检测主动脉弓段的大体所在区域，也即主动脉弓段区域，目前该区域内包含了主动脉弓段和部分骨骼(主要是肋骨与脊柱部分)。
进而，血管模型构建模块10可对血管造影分割掩膜基于主动脉弓段区域进行区域分割，获得主动脉弓段区域内的血管造影分割掩膜，可以称该区域分割后的掩膜为主动脉弓段区域掩膜，所以目前该区域掩膜内包含了主动脉弓段和部分骨骼的掩膜。
进一步地，血管模型构建模块10可对主动脉弓段区域掩膜进行形态学腐蚀操作，使得掩膜内的对象，主要是主动脉弓段沿着其血管边界向内收缩，从而使得这些血管与在区域掩膜内的骨骼组织分离，对分离后的主动脉弓采用区域增长从主动脉弓内的任意位置进行发散，搜索并获得主动脉弓段的收缩后的掩膜。而后对主动脉弓段的收缩后的掩膜进行反向形态学膨胀操作，获得原始形态的主动脉弓段掩膜。
最后，血管模型构建模块10基于所获得的主动脉弓段掩膜，进行面绘制三维建模，即生成基于点与面的三维主动脉血管模型，也可称之为主动脉弓段原始模型。
在本发明的一个实施例中，血管模型处理模块20可基于中心线提取算法对主动脉血管模型进行拉直处理。
具体地，血管模型处理模块20可基于上述主动脉弓段原始模型与其对应主动脉弓段掩膜进行中心线提取，中心线提取大致思想为，从横断面观察主动脉弓段掩膜，对掩膜在每一层的图像中的像素连续对象获取其中心点，然后将每一层的中心点进行连接即为中心线。血管模型处理模块20通过上述中心线提取获取主干中心线和分支中心线，即主干血管对应的中心线和分支血管对应的中心线，并建立主干段三维模型，包含三维的主干段和分支与主干段的连接处。最后，参照图2，血管模型处理模块20可计算主干段三维模型中垂直于中心线的各个截面，并将各个截面调整为相互平行，以得到拉直处理后的主动脉血管模型，例如可从一端的截面开始不断使其之后的截面与之平行，如此就得到了拉直后的中心线与新截面，再次进行三维建模即可得到拉直处理后的主动脉血管模型。
在本发明的一个实施例中，各部位主动脉的开窗参数信息包括头臂干、左颈总动脉、左锁骨下动脉的开窗孔径和开窗位置。
参数信息计算模块30具体用于获取主干段三维模型中的分支与主干段的连接区域，并计算连接区域的中心点位置以得到开窗位置，以及计算连接区域的半径以得到开窗孔径。应当理解的是，连接区域一般不是规则的圆形，此处可计算实际形状的形心和平均半径。
在本发明的一个实施例中，血管模型构建模块10、血管模型处理模块20和参数信息计算模块30可集成为主动脉影像智能分析处理设备，通过该主动脉影像智能分析处理设备运行主动脉影像智能分析处理软件分别实现血管模型构建模块10、血管模型处理模块20和参数信息计算模块30的上述功能。主动脉影像智能分析处理设备可结合主动脉血管模型和各部位主动脉的开窗参数信息，生成开窗混合现实模型，并将开窗混合现实模型加载到混合现实设备中进行显示。
在本发明的一个实施例中，混合现实设备40包括混合现实眼镜，混合现实眼镜作为混合现实显示设备，所加载的混合现实场景如图3所示，能够引导医生操作电刀实施血管支架开窗术。
根据本发明实施例的基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置，通过构建主动脉血管模型和计算开窗参数，并通过混合现实设备根据主动脉血管模型和开窗参数进行混合现实场景下的血管支架开窗引导，由此，能够有效解决传统技术中血管支架开窗需要经过精准的测量、步骤繁复、时间长、易出现偏差、器械使用量较多的问题，从而能够大大提高主动脉血管支架开窗的方便性。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置，其特征在于，包括：
血管模型构建模块，所述血管模型构建模块用于根据主动脉血管的影像数据构建主动脉血管模型；
血管模型处理模块，所述血管模型处理模块用于对所述主动脉血管模型进行拉直处理；
参数信息计算模块，所述参数信息计算模块用于计算各部位主动脉的开窗参数信息；
混合现实设备，所述混合现实设备用于将拉直处理后的主动脉血管模型与血管支架在混合现实场景下进行匹配叠加，并根据所述开窗参数信息进行血管支架开窗引导。
2.根据权利要求1所述的基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置，其特征在于，所述血管模型构建模块通过快速血管边界跟踪的脉管建模技术构建所述主动脉血管模型。
3.根据权利要求1所述的基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置，其特征在于，所述血管模型处理模块具体用于对所述主动脉血管模型中的主动脉弓段进行中心线提取，获取主干中心线和分支中心线，并建立主干段三维模型，以及计算所述主干段三维模型中垂直于中心线的各个截面，并将各个截面调整为相互平行，以得到拉直处理后的主动脉血管模型。
4.根据权利要求3所述的基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置，其特征在于，所述各部位主动脉的开窗参数信息包括头臂干、左颈总动脉、左锁骨下动脉的开窗孔径和开窗位置。
5.根据权利要求4所述的基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置，其特征在于，所述参数信息计算模块具体用于获取所述主干段三维模型中的分支与主干段的连接区域，并计算所述连接区域的中心点位置以得到所述开窗位置，以及计算所述连接区域的半径以得到所述开窗孔径。
6.根据权利要求1所述的基于混合现实技术的主动脉血管支架开窗装置，其特征在于，所述混合现实设备包括混合现实眼镜。
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