CN116211463B - 一种编织支架虚拟套叠装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种编织支架虚拟套叠装置，属于医疗技术领域，包括在自由释放直径上限约束下、或自由释放直径上限和套叠释放直径上限共同约束下，进行编织支架的虚拟释放，同时对在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度的初始变形长度，并基于该初始变形程度进行套叠变形的更新，以保证编织支架实际套叠长度尽可能接近锚定长度，提升套叠的稳定性和准确性，将该装置应用到医疗时，可以降低医生的手术难度，减轻压力，提高手术效果。

Description

一种编织支架虚拟套叠装置

技术领域

本发明属于医疗技术领域，具体涉及一种编织支架虚拟套叠装置。

背景技术

颅内动脉瘤是指颅内动脉壁的异常膨出，总体患病率大约为3%~5%。尽管大多数颅内动脉瘤终生未发生破裂，然而一旦破裂引发蛛网膜下腔出血，其致死率可达40%。因此，及时地筛查与干预颅内动脉瘤非常重要。

目前针对中小型动脉瘤尤其是破裂动脉瘤的介入治疗方式主要是利用金属弹簧圈对动脉瘤瘤腔进行栓塞，从而减缓血流对瘤壁的冲击，引发瘤腔内血栓形成，最终达到封闭瘤腔的效果。对于宽颈动脉瘤的大型动脉瘤或者梭形动脉瘤，密网编织支架可以达到更好的治疗效果。

对于冗长型病变的动脉瘤，或者巨大型的动脉瘤，单个密网编织支架的长度很有可能无法覆盖所有病变，因此临床上采用多个密网编织支架套叠的方式进行治疗。由于密网编织支架具有显著的短缩性，其植入血管后的长度难以准确预测，因此大大增加了支架套叠在临床中的实施难度。

专利文献CN 109602522 A和CN 07837135 A公开了一种自膨胀式编织支架及其输送装置，约束支架释放前的长度为支架释放后长度的1 .82-2 .22倍；所述支架的轴向短缩率为45-55％，支架的编织角度为90-140°，同时提供的用于输送支架的输送装置，该技术从设计角度避免了支架被拉长释放，支架在释放过程中支架推送管向远端移动，从而补偿了支架释放后的轴向短缩量，该技术虽然能够补偿轴向短缩量，但是仍然会存在支架释放短缩的问题，仍然释放长度难以准确预测。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的是提供一种编织支架虚拟套叠装置，以实现在编织支架释放呈现缩短变形情况下，准确预测套叠编织支架套叠后长度，提升套叠的稳定性。

为实现上述发明目的，实施例提供的一种编织支架虚拟套叠装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

释放步骤：在自由释放直径上限约束下、或自由释放直径上限和套叠释放直径上限共同约束下，采用表征长度与半径之间映射关系的短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，并依据预测的释放长度沿目标血管的中心线进行顺序虚拟释放；

初始套叠变形步骤：确定经过释放步骤后当前编织支架的目标外套套叠长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度的初始变形长度作为当前轮次的变形长度；

套叠变形更新步骤：单次迭代更新过程为：依据当前轮次的变形长度确定当前轮次的变形延伸长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和的总变形长度作为下一轮次的变形长度；迭代单次迭代更新过程，直到变形延伸长度小于阈值为止，完成最终实际套叠变形。

优选地，所述短缩模型的构建过程包括：在假设编织支架于血管中释放后其截面始终呈圆形、假设支架丝交叉构成的菱形边长始终保持不变的条件下，构建的短缩模型表示为：

；其中，N为支架丝的数量，w为菱形边长，R为编织支架的释放半径，r为支架丝的半径，l _a表示释放长度。

优选地，在释放步骤中，当前编织支架为释放的第一个编织支架时，在自由释放直径上限约束下，采用短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，包括：

确定当前编织支架的离散单元在目标血管的中心线位置，并基于自由释放直径上限和中心线位置的血管初始半径计算离散单元的自由释放半径，表示为：

；其中，s为目标血管的中心线位置点，/>为血管初始半径，/>为离散单元的自由释放半径，/>表示第一个编织支架的自由释放直径上限，min表示求最小值函数；

利用短缩模型计算离散单元的自由释放半径对应的释放长度。

优选地，在释放步骤中，当前编织支架为释放的非第一个编织支架时，在自由释放直径上限约束和套叠释放直径上限共同约束下，采用短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，包括：

针对非套叠部分，在自由释放直径上限约束下，采用短缩模型预测非套叠部分离散单元的释放长度，包括：

确定当前编织支架的离散单元在目标血管的中心线位置，并基于自由释放直径上限和中心线位置的血管初始半径计算非套叠部分离散单元的自由释放半径，表示为：

；其中，s为目标血管的中心线位置点，/>为血管初始半径，/>为第i个编织支架离散单元的自由释放半径，/>表示第i个编织支架的自由释放直径上限，min表示求最小值函数；

利用短缩模型计算非套叠部分离散单元的自由释放半径对应的释放长度；

针对内嵌套叠部分，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测内嵌套叠部分离散单元的释放长度，包括：

基于第i-1个编织支架的套叠释放半径和第i个编织支架的套叠释放直径上限计算套叠部分离散单元的受力释放半径，表示为：

；其中，/>为第i-1个编织支架的套叠释放半径，为第i-1个编织支架的支架丝直径，/>为第i个编织支架的自由释放半径，/>为第i个编织支架的套叠部分离散单元的受力释放半径；

利用短缩模型计算内嵌套叠部分离散单元的受力释放半径对应的释放长度。

优选地，所述在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度的初始变形长度，包括：

基于当前编织支架的自由释放半径和套叠释放直径上限计算目标外套套叠长度包括的离散单元的套叠释放半径，表示为：

；其中，s为目标血管的中心线位置点，中心线长度取值为目标外套套叠长度，/>为第i个编织支架的套叠释放半径，/>为第i个编织支架的自由释放半径，/>表示第i个编织支架的套叠释放直径上限，/>为血管位置s处的截面周长，/>和/>均为调节系数，取值为(0,1)；

利用短缩模型计算目标外套套叠长度范围内离散单元的套叠释放半径对应的初始变形长度。

优选地，所述依据当前轮次的变形长度确定当前轮次的变形延伸长度，包括：

将目标外套套叠长度与当前轮次的变形长度之差作为变形延伸长度。

优选地，所述在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和的总变形长度，包括：

基于当前编织支架的自由释放半径和套叠释放直径上限计算目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和包括的离散单元的套叠释放半径，表示为：

；其中，s为目标血管的中心线位置点，中心线长度取值为目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和，/>为第i个编织支架的套叠释放半径，/>为第i个编织支架的自由释放半径，/>表示第i个编织支架的套叠释放直径上限，/>为血管位置s处的截面周长，/>和/>均为调节系数，取值为(0,1)；

利用短缩模型计算目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和范围内离散单元的套叠释放半径对应的变形长度。

优选地，当前编织支架为最后一个编织支架时，仅进行释放步骤，具体包括：自由释放直径上限和套叠释放直径上限共同约束下，采用短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，并依据预测的释放长度沿目标血管的中心线进行顺序虚拟释放。

为实现上述发明目的，实施例提供的编织支架虚拟套叠装置，包括释放模块、初始套叠变形模块、套叠变形更新模块，

所述释放模块用于在自由释放直径上限约束下、或自由释放直径上限和套叠释放直径上限共同约束下，采用表征长度与半径之间映射关系的短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，并依据预测的释放长度沿目标血管的中心线进行顺序虚拟释放；

所述初始套叠变形模块用于确定经过释放步骤后当前编织支架的目标外套套叠长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度的初始变形长度作为当前轮次的变形长度；

所述套叠变形更新模块用于套叠变形的更新，包括：依据当前轮次的变形长度确定当前轮次的变形延伸长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和的总变形长度作为下一轮次的变形长度；迭代单次迭代更新过程，直到变形延伸长度小于阈值为止，完成最终实际套叠变形。

为实现上述发明目的，实施例提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理执行时实现上述编织支架虚拟套叠装置包含的释放步骤、初始套叠变形步骤以及套叠变形更新步骤。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果至少包括：

能够实时计算密网编织支架套叠后的长度，并通过释放步骤、初始套叠变形步骤考虑编织支架间相互套叠产生的作用力所引起的变形，同时还通过套叠变形更新步骤对支架套叠变形进行自适应更新，以保证编织支架实际套叠长度尽可能接近预期锚定长度，提升套叠的稳定性和准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是实施例提供的编织支架虚拟套叠方法的流程图；

图2是实施例提供的编织支架的几何结构；

图3是实施例提供的第一编织支架虚拟释放的示意图；

图4是实施例提供的第一编织支架初始套叠变形的示意图；

图5是实施例提供的第一编织支架套叠变形的自适应更新示意图；

图6是实施例提供的是三个编织支架套叠的示意图；

图7是实施例提供的编织支架虚拟套叠装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

本发明的发明构思为：对于冗长型病变的动脉瘤，或者巨大型的动脉瘤，单个编织支架通常无法覆盖整个病变区域的技术问题，本发明实施例提供的编织支架虚拟套叠方法和装置，能够实时计算编织支架套叠后的长度，并考虑了支架间相互套叠产生的作用力所引起的变形，同时还对支架套叠变形进行自适应更新，保证后续编织支架的锚定长度，结果准确，通过该虚拟套叠方法和装置可以降低医生的手术难度，减轻压力，提高手术效果。

基于上述发明构思，实施例提供的编织支架虚拟套叠方法，如图1所示，包括以下步骤：

S110，释放步骤：在自由释放直径上限约束下、或自由释放直径上限和套叠释放直径上限共同约束下，采用表征长度与半径之间映射关系的短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，并依据预测的释放长度沿目标血管的中心线进行顺序虚拟释放。

编织支架为由支架丝密网编织的支架，其的支架长度依赖于支架直径的变化关系称为短缩行为，该短缩行为非常明显。为描述该短缩行为需要构建编织支架的短缩模型，该短缩模型具体描述编织支架的释放长度与释放半径的对应关系。

由于血管的直径分布通常是不均匀的，因此将编织支架沿着轴向离散成有限数量的短圆筒，每个短圆筒称为编织支架的离散单元，其名义长度等于编织丝构成的菱形的水平对角线，如图2所示。支架的短缩模型可以通过理论方法或者实验方法获得。

针对理论方法，首先假设编织支架于血管中释放后其截面始终呈圆形，还假设支架丝交叉构成的菱形边长始终保持不变，即支架丝的搭接位置只能发能发生相对转动且不发生相对滑动，在这两个假设条件下，构建的短缩模型表示为：

（1）

其中，N为支架丝的数量，w为菱形边长，R为编织支架的释放半径，r为支架丝的半径，l _a表示释放长度，如图2所示。

公式(1)中唯一的未知参数为菱形边长，可以通过多次测量取平均值的方式获取菱形边长，也可以通过支架名义状态下的尺寸计算得到，具体步骤如下：在获取到编织支架的名义长度以后，可以通过对编织支架在轴向方向排列的菱形进行计数，得到名义状态下的，从而根据名义状态下的释放半径R，支架丝半径r以及支架丝数量N计算得到菱形边长，从而建立编织支架的短缩模型。短缩模型也考虑了编织支架在非受力状态下释放展开时对应的自由释放直径上限D _free，以及在受力状态下的释放展开时对应的套叠释放直径上限D _lim。

针对实验方法，通过实验对编织支架在不同释放半径下的释放长度进行测量并进行曲线拟合，得到编织支架的短缩模型，表示为l _a=f(R)，f表示映射关系。

编织支架虚拟套叠在目标血管中，因此在套叠植入之前，还需要确定目标血管中中心线及沿线参数，具体过程包括：

读取包括但不限于DSA、CTA以及MRA的三维血管影像序列，并利用阈值法、水平集法或是人工智能分割模型（例如3D UNet）对三维血管影像序列进行分割，然后用行进立方体算法进行表面重构，得到血管模型；

对血管模型进行感兴趣区域提取，保留动脉瘤以及载瘤动脉部分的模型作为目标血管模型，具体的交互方式可以是通过一个透明的裁剪球的缩放与平移，来选中球内的血管结构，也可以依次手动裁剪掉不需要的血管分支；

计算从目标血管近端开口到各个远端开口的voronoi图，根据各个voronoi图，得到从近端开口出发到各个远端开口结束的中心线点坐标序列与相应的沿线半径（最大内切球半径）序列。

根据中心线点坐标序列，计算中心线每一个点处的切线单位矢量、主法向矢量以及副法向矢量，计算中心线每一个点处的半径，计算中心线每一个点处的血管截面积以及截面周长，其中，中心线的点坐标、切线单位矢量、主法向矢量、副法向矢量、初始半径、血管截面积以及截面周长统称为沿线参数。

基于中心线的沿线参数和短缩模型，即可以进行多个当前编织支架在目标血管内虚拟释放，下面将第一个编织支架和除第一个编织支架外的其他编织支架进行分别说明。

当前编织支架为释放的第一个编织支架时，在自由释放直径上限约束下，采用短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度并进行顺序虚拟释放，包括：

（1）确定当前编织支架的离散单元在目标血管的中心线位置，并基于自由释放直径上限和中心线位置的血管初始半径计算离散单元的自由释放半径，表示为：

（2）

其中，s为目标血管的中心线位置点，为血管初始半径，/>为离散单元的自由释放半径，/>表示第一个编织支架的自由释放直径上限，min表示求最小值函数；

（2）利用短缩模型计算离散单元的自由释放半径对应的释放长度；

（3）依据预测的释放长度沿目标血管的中心线进行顺序虚拟释放。

具体地，在目标血管中心线上手动选择预期的第一支架远端点P，选择第一支架的品牌、名义直径和名义长度，根据中心线上远端点P的ID，获取点P的三维坐标、沿线初始半径以及其他沿线参数，在自由释放直径上限约束下，采用公式（2）计算自由释放半径后，利用短缩模型计算在远端点P位置离散单元的释放长度l _a，并根据该释放长度l _a向中心线近端查找与远端点P的沿线距离等于l _a的新点P_new。接着获取新点P_new的三维坐标、沿线初始半径以及其他沿线参数，并将新点P_new设置为P，重复上述步骤，直至离散单元的名义长度之和等于支架名义长度。

当前编织支架为以第二个编织支架起始的其他编织支架时，在释放时包括内嵌于前一编织支架的内嵌套叠部分、自由释放部分、以及外套于后裔编织支架的外套套叠部分。针对这样的当前编织支架，在释放步骤只考虑内嵌套叠部分以及包括自由释放部分和外套套叠部分的非套叠部分，即在自由释放直径上限约束和套叠释放直径上限共同约束下，进行支架释放，具体包括：

针对非套叠部分，在自由释放直径上限约束下，采用短缩模型预测非套叠部分离散单元的释放长度并进行顺序虚拟释放，包括：

（a-1）确定当前编织支架的离散单元在目标血管的中心线位置，并基于自由释放直径上限和中心线位置的血管初始半径计算非套叠部分离散单元的自由释放半径，表示为：

（3）

其中，s为目标血管的中心线位置点，为血管初始半径，/>为第i个编织支架离散单元的自由释放半径，/>表示第i个编织支架的自由释放直径上限，min表示求最小值函数；

（b-1）利用短缩模型计算非套叠部分离散单元的自由释放半径对应的释放长度；

（c-1）依据预测的释放长度沿目标血管的中心线进行顺序虚拟释放。

针对内嵌套叠部分，由于当前编织支架的释放在于前一编织支架的套叠部分受到前一套叠支架的限制，因此，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测内嵌套叠部分离散单元的释放长度并进行顺序虚拟释放，包括：

（a-2）基于第i-1个编织支架的套叠释放半径和第i个编织支架的套叠释放直径上限计算套叠部分离散单元的受力释放半径，表示为：

（4）

其中，为第i-1个编织支架的套叠释放半径，/>为第i-1个编织支架的支架丝直径，/>为第i个编织支架的自由释放半径，/>为第i个编织支架的套叠部分离散单元的受力释放半径；

（b-2）利用短缩模型计算内嵌套叠部分离散单元的受力释放半径对应的释放长度；

（c-2）依据预测的释放长度沿目标血管的中心线进行顺序虚拟释放。

S120，初始套叠变形步骤：确定经过释放步骤后当前编织支架的目标外套套叠长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度的初始变形长度作为当前轮次的变形长度。

当前编织支架在释放过程中，会与前一编织支架发生部分的套叠。在这个过程中，两个编织支架之间会产生相互作用力，导致两编织支架套叠段产生变形，具体表现为套叠段展开直径增大，长度减小。

目标外套套叠长度是指预先定义的长度，该段长度的编织支架作为套叠的外套用于嵌入下一个编织支架。因此，在释放时该段会产生不同的变形短缩。实施例中，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度的初始变形长度，包括：

首先，基于当前编织支架的自由释放半径和套叠释放直径上限计算目标外套套叠长度包括的离散单元的套叠释放半径，表示为：

（5）

其中，s为目标血管的中心线位置点，中心线长度取值为目标外套套叠长度，即约束了计算套叠释放半径的区域长度为目标外套套叠长度，为第i个编织支架的套叠释放半径，/>为第i个编织支架的自由释放半径，/>表示第i个编织支架的套叠释放直径上限，/>为血管位置s处的截面周长，/>和/>均为调节系数，取值为(0,1)；

然后，利用短缩模型计算目标外套套叠长度范围内离散单元的套叠释放半径对应的初始变形长度。

具体地，针对第一个编织支架的初始套叠变形，首先在目标血管中心线上手动确定第二编织支架的远端锚定点Q，将锚定点Q与第一编织支架的近端点T之间的中心线标记为一二套叠段中心线，记录一二套叠段中心线的长度为目标外套套叠长度，如图3所示，采用公式（5）对一二套叠段中心线的沿线初始半径进行处理以计算套叠释放半径/>，在计算时，/>=0.2，/>=0.1。利用短缩模型根据计算得到的套叠释放半径/>进行一二套叠段释放长度的更新计算，即计算初始变形长度，完成第一编织支架的初始套叠变形，第一编织支架的近端点T由于短缩而更新为T0，如图4所示。

针对第二个编织支架的初始套叠变形，该第二编织支架的套叠变形由第三编织支架内嵌引起的，第一个编织支架的初始套叠变形相同，在第二编织支架内血管中心线上选择第三个编织支架的远端锚定点后，对二三套叠段中心线的沿线初始半径进行处理以计算套叠释放半径，利用短缩模型根据计算得到的套叠释放半径/>进行一二套叠段释放长度的更新计算，即计算初始变形长度，完成第二编织支架的初始套叠变形，其他编织支架依此类推。

S130，套叠变形更新步骤：单次迭代更新过程为：依据当前轮次的变形长度确定当前轮次的变形延伸长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和的总变形长度作为下一轮次的变形长度；迭代单次迭代更新过程，直到变形延伸长度小于阈值为止，完成最终实际套叠变形。

由于当前编织支架在发生初始套叠变形后，套叠段的直径增大，长度减小，从而减小了下一编织支架的锚定区域，即实际外套套叠长度小于目标外套套叠长度，这样会导致套叠区域短引起套叠不稳定，因此需要对套叠变形进行迭代更新，以尽可能地保证实际锚定区域长度与目标外套套叠长度尽可能接近。

实施例中，依据当前轮次的变形长度确定当前轮次的变形延伸长度，具体包括：将目标外套套叠长度与当前轮次的变形长度之差作为变形延伸长度。基于变形延伸长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和的总变形长度作为下一轮次的变形长度，具体包括：

采用公式（5），基于当前编织支架的自由释放半径和套叠释放直径上限计算目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和包括的离散单元的套叠释放半径，需要说明的是，此时计算时，中心线长度取值为目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和，即目标血管的中心线位置点s来自于目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和，在得到套叠释放半径/>后，利用短缩模型计算目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和范围内离散单元的套叠释放半径/>对应的变形长度。

具体地，针对第一编织支架的自适应变形更新，如图4所示，计算计算原始近端点T与变形后新近端点T0的沿线距离，从原远端锚定点Q出发沿中心线朝远端移动沿线距离/>，获得新远端锚定点Q0，并根据Q0与T获得新一二套叠段中心线。利用公式(5)对新一二套叠段中心线计算套叠释放半径/>，然后利用计算的套叠释放半径/>以及短缩模型，对第一编织支架的一二套叠段进行变形长度更新，完成第一支架的套叠变形。重复上述步骤，直至/>小于某个阈值，套叠变形的自适应更新停止。在本实施例中，阈值取0.1mm。

需要说明的是，最后一个编织支架由于不需要作为下一个编织支架的外套套叠部分，且需要嵌入前一个编织支架，如图6中第三个编织支架，因此，对最后一个编织支架时，仅进行释放步骤，具体包括：自由释放直径上限和套叠释放直径上限共同约束下，采用短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，并依据预测的释放长度沿目标血管的中心线进行顺序虚拟释放。具体流程详见步骤（a-1）-（c-1）和步骤（a-2）-（c-2）。

基于同样的发明构思，实施例还提供了一种编织支架虚拟套叠装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上执行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述编织支架虚拟套叠方法，包括以下步骤：

S110，释放步骤：在自由释放直径上限约束下、或自由释放直径上限和套叠释放直径上限共同约束下，采用表征长度与半径之间映射关系的短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，并依据预测的释放长度沿目标血管的中心线进行顺序虚拟释放；

S120，初始套叠变形步骤：确定经过释放步骤后当前编织支架的目标外套套叠长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度的初始变形长度作为当前轮次的变形长度；

S130，套叠变形更新步骤：单次迭代更新过程为：依据当前轮次的变形长度确定当前轮次的变形延伸长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和的总变形长度作为下一轮次的变形长度；迭代单次迭代更新过程，直到变形延伸长度小于阈值为止，完成最终实际套叠变形。

其中，存储器可以为在近端的易失性存储器，如RAM，还可以是非易失性存储器，如ROM，FLASH，软盘，机械硬盘等，还可以是远端的存储云。处理器可以为中央处理器(CPU)、微处理器(MPU)、数字信号处理器(DSP)、或现场可编程门阵列(FPGA)，即可以通过这些处理器实现编织支架虚拟套叠方法步骤。

基于同样的发明构思，如图7所示，实施例还提供了一种编织支架虚拟套叠装置700，包括释放模块710、初始套叠变形模块720、套叠变形更新模块730，

其中，释放模块710用于在在自由释放直径上限约束下、或自由释放直径上限和套叠释放直径上限共同约束下，采用表征长度与半径之间映射关系的短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，并依据预测的释放长度沿目标血管的中心线进行顺序虚拟释放；

初始套叠变形模块720用于确定经过释放步骤后当前编织支架的目标外套套叠长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度的初始变形长度作为当前轮次的变形长度；

套叠变形更新模块730用于套叠变形的更新，包括：单次迭代更新过程为：依据当前轮次的变形长度确定当前轮次的变形延伸长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和的总变形长度作为下一轮次的变形长度；迭代单次迭代更新过程，直到变形延伸长度小于阈值为止，完成最终实际套叠变形。

需要说明的是，上述实施例提供的编织支架虚拟套叠装置在进行编织支架虚拟套叠时，应以上述各功能模块的划分进行举例说明，可以根据需要将上述功能分配由不同的功能模块完成，即在终端或服务器的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的编织支架虚拟套叠装置与编织支架虚拟套叠方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见编织支架虚拟套叠方法实施例，这里不再赘述。

上述实施例提供的编织支架虚拟套叠方法和装置，能够实时计算密网编织支架套叠后的长度，并考虑了支架间相互套叠产生的作用力所引起的变形，此外还对支架套叠变形进行自适应更新，保证后续支架的锚定长度，结果准确。且通过本技术，可以辅助医生在术前或术中对支架的型号与数量进行精准地评估，进而降低医生的手术难度，减轻压力，提高手术效果。

基于同样的发明构思，实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理执行时实现上述编织支架虚拟套叠方法，包括以下步骤：

S110，释放步骤：在自由释放直径上限约束下、或自由释放直径上限和套叠释放直径上限共同约束下，采用表征长度与半径之间映射关系的短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，并依据预测的释放长度沿目标血管的中心线进行顺序虚拟释放；

S120，初始套叠变形步骤：确定经过释放步骤后当前编织支架的目标外套套叠长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度的初始变形长度作为当前轮次的变形长度；

S130，套叠变形更新步骤：单次迭代更新过程为：依据当前轮次的变形长度确定当前轮次的变形延伸长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和的总变形长度作为下一轮次的变形长度；迭代单次迭代更新过程，直到变形延伸长度小于阈值为止，完成最终实际套叠变形。

其中，计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种编织支架虚拟套叠装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

释放步骤：在自由释放直径上限约束下、或自由释放直径上限和套叠释放直径上限共同约束下，采用表征长度与半径之间映射关系的短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，并依据预测的释放长度沿目标血管的中心线进行顺序虚拟释放；

初始套叠变形步骤：确定经过释放步骤后当前编织支架的目标外套套叠长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度的初始变形长度作为当前轮次的变形长度；

套叠变形更新步骤：单次迭代更新过程为：依据当前轮次的变形长度确定当前轮次的变形延伸长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和的总变形长度作为下一轮次的变形长度；迭代单次迭代更新过程，直到变形延伸长度小于阈值为止，完成最终实际套叠变形。

2.根据权利要求1所述的编织支架虚拟套叠装置，其特征在于，所述短缩模型的构建过程包括：在假设编织支架于血管中释放后其截面始终呈圆形、假设支架丝交叉构成的菱形边长始终保持不变的条件下，构建的短缩模型表示为：

；其中，N为支架丝的数量，w为菱形边长，R为编织支架的释放半径，r为支架丝的半径，l _a表示释放长度。

3.根据权利要求1所述的编织支架虚拟套叠装置，其特征在于，在释放步骤中，当前编织支架为释放的第一个编织支架时，在自由释放直径上限约束下，采用短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，包括：

确定当前编织支架的离散单元在目标血管的中心线位置，并基于自由释放直径上限和中心线位置的血管初始半径计算离散单元的自由释放半径，表示为：

；其中，s为目标血管的中心线位置点，/>为血管初始半径，/>为离散单元的自由释放半径，/>表示第一个编织支架的自由释放直径上限，min表示求最小值函数；

利用短缩模型计算离散单元的自由释放半径对应的释放长度。

4.根据权利要求1所述的编织支架虚拟套叠装置，其特征在于，在释放步骤中，当前编织支架为释放的非第一个编织支架时，在自由释放直径上限约束和套叠释放直径上限共同约束下，采用短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，包括：

针对非套叠部分，在自由释放直径上限约束下，采用短缩模型预测非套叠部分离散单元的释放长度，包括：

确定当前编织支架的离散单元在目标血管的中心线位置，并基于自由释放直径上限和中心线位置的血管初始半径计算非套叠部分离散单元的自由释放半径，表示为：

；其中，s为目标血管的中心线位置点，/>为血管初始半径，/>为第i个编织支架离散单元的自由释放半径，/>表示第i个编织支架的自由释放直径上限，min表示求最小值函数；

利用短缩模型计算非套叠部分离散单元的自由释放半径对应的释放长度；

针对内嵌套叠部分，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测内嵌套叠部分离散单元的释放长度，包括：

基于第i-1个编织支架的套叠释放半径和第i个编织支架的套叠释放直径上限计算套叠部分离散单元的受力释放半径，表示为：

；其中，/>为第i-1个编织支架的套叠释放半径，/>为第i-1个编织支架的支架丝直径，/>为第i个编织支架的自由释放半径，/>为第i个编织支架的套叠部分离散单元的受力释放半径；

利用短缩模型计算内嵌套叠部分离散单元的受力释放半径对应的释放长度。

5.根据权利要求1所述的编织支架虚拟套叠装置，其特征在于，所述在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度的初始变形长度，包括：

基于当前编织支架的自由释放半径和套叠释放直径上限计算目标外套套叠长度包括的离散单元的套叠释放半径，表示为：

；其中，s为目标血管的中心线位置点，中心线长度取值为目标外套套叠长度，/>为第i个编织支架的套叠释放半径，/>为第i个编织支架的自由释放半径，/>表示第i个编织支架的套叠释放直径上限，/>为血管位置s处的截面周长，/>和/>均为调节系数，取值为(0,1)；

利用短缩模型计算目标外套套叠长度范围内离散单元的套叠释放半径对应的初始变形长度。

6.根据权利要求1所述的编织支架虚拟套叠装置，其特征在于，所述依据当前轮次的变形长度确定当前轮次的变形延伸长度，包括：

将目标外套套叠长度与当前轮次的变形长度之差作为变形延伸长度。

7.根据权利要求1所述的编织支架虚拟套叠装置，其特征在于，所述在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和的总变形长度，包括：

基于当前编织支架的自由释放半径和套叠释放直径上限计算目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和包括的离散单元的套叠释放半径，表示为：

；其中，s为目标血管的中心线位置点，中心线长度取值为目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和，/>为第i个编织支架的套叠释放半径，/>为第i个编织支架的自由释放半径，/>表示第i个编织支架的套叠释放直径上限，/>为血管位置s处的截面周长，/>和/>均为调节系数，取值为(0,1)；

利用短缩模型计算目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和范围内离散单元的套叠释放半径对应的变形长度。

8.根据权利要求1所述的编织支架虚拟套叠装置，其特征在于，当前编织支架为最后一个编织支架时，仅进行释放步骤，具体包括：自由释放直径上限和套叠释放直径上限共同约束下，采用短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，并依据预测的释放长度沿目标血管的中心线进行顺序虚拟释放。

9.一种编织支架虚拟套叠装置，其特征在于，包括释放模块、初始套叠变形模块、套叠变形更新模块，

所述释放模块用于在自由释放直径上限约束下、或自由释放直径上限和套叠释放直径上限共同约束下，采用表征长度与半径之间映射关系的短缩模型预测当前编织支架的离散单元的释放长度，并依据预测的释放长度沿目标血管的中心线进行顺序虚拟释放；

所述初始套叠变形模块用于确定经过释放步骤后当前编织支架的目标外套套叠长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度的初始变形长度作为当前轮次的变形长度；

所述套叠变形更新模块用于套叠变形的更新，包括：依据当前轮次的变形长度确定当前轮次的变形延伸长度，在套叠释放直径上限约束下，采用短缩模型预测目标外套套叠长度与累积变形延伸长度之和的总变形长度作为下一轮次的变形长度；迭代单次迭代更新过程，直到变形延伸长度小于阈值为止，完成最终实际套叠变形。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理执行时实现权利要求1-8任一项所述的编织支架虚拟套叠装置包含的释放步骤、初始套叠变形步骤以及套叠变形更新步骤。