CN117174244A - 一种基于术中图像仿真的球囊选型方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于术中图像仿真的球囊选型方法及系统。本方法首先获取血管造影过程后的造影图像,对造影图像进行分析定位出目标病变部位;然后对目标病变部位进行三维图像仿真分析得到病变信息,根据病变信息建立血管仿真三维模型;其次人工选定多个待选型球囊,并将多个待选型球囊逐个放置在血管仿真三维模型的血管狭窄部位进行仿真分析,得到相对应的仿真数据;最后根据多个待选型球囊所相对应的仿真数据对血管情况匹配程度进行评分。本方法能够将球囊的相关信息和仿真图像和数据显示给医生,同时还能计算出使用球囊时的合适压力值,可以有效帮助医生更好更快的在术中选择球囊,提高手术效率。
Description
技术领域
本发明涉及微创血管介入技术领域,特别涉及一种基于术中图像仿真的球囊选型方法及系统。
背景技术
全球每年有近3000万人死于心脑血管疾病,占所有疾病死亡率的30%左右,其中,我国患有心脑血管疾病人数近3亿。心脑血管疾病已经成为人类疾病死亡的三大原因之一,严重影响着国民健康和人们的正常生活。心脑血管微创介入疗法是针对心脑血管疾病的主要治疗手段。和传统外科手术相比,有着切口小、术后恢复时间短等明显优势。心脑血管介入手术是由医生手动将导管、导丝以及支架等器械送入病患体内来完成治疗的过程。
医生在推送导管导丝进入血管时,可以通过DSA(数字血管减影造影机)上看到导管导丝在血管中的图像。在介入手术中,发现血管有狭窄后,一般需要通过药物球囊或植入支架对病变部位治疗。在放置支架前,一般需要使用预扩球囊对血管狭窄部位进行扩张,在放置支架后,一般需要使用后扩球囊对支架再度扩张,以达到支架贴壁良好的效果。在术中,如何选取合适的球囊对于介入手术成功与否有着至关重要的作用。
然而在现有技术中,对于介入手术中球囊的选型通常需要医生自行判断,医生在手术前没有明确参考,无法得知加压到什么数值最合适,只能在术中看图像临时判断,对医生的临床决断要求高,显然可能存在介入手术中球囊的选型不够准确的问题。
发明内容
基于此,本申请实施例提供了一种基于术中图像仿真的球囊选型方法及系统,本方法能够将球囊的相关信息和仿真图像和数据显示给医生,同时还能计算出使用球囊时的合适压力值,可以有效帮助医生更好更快的在术中选择球囊,提高手术效率。
第一方面,提供了一种基于术中图像仿真的球囊选型方法,该方法包括:
S1图像采集与病变定位:获取血管造影过程后的造影图像,对造影图像进行分析定位出目标病变部位;
S2血管模型建立:对所述目标病变部位进行三维图像仿真分析得到病变信息,根据病变信息建立血管仿真三维模型;
S3各球囊血管内仿真:人工选定多个待选型球囊,并将多个待选型球囊逐个放置在血管仿真三维模型的血管狭窄部位进行仿真分析,得到多个待选型球囊所相对应的仿真数据;
S4数据分析与评分:根据多个待选型球囊所相对应的仿真数据对血管情况匹配程度进行评分,并根据评分从高到低进行排列展示。
可选地,所述对造影图像进行分析定位出病变部位,具体包括:
判断是否存在多个病变部位,当存在有多个病变部位时,人工选定其中目标病变部位。
可选地,根据病变信息建立血管仿真三维模型包括:
使用计算流体动力学法对血流在血管中的流动进行数值模拟;
流体动力学法基于Navier-Stokes方程和连续性方程,通过离散化和迭代求解,模拟血流在血管中的速度、压力的分布情况;
在进行血流动力学模拟时,设置对应的边界条件来模拟血流的排出情况、血管壁壁面的摩擦阻力、以及血液和血管壁的特性参数;其中,所述特性参数包括血液的黏度、密度以及血管壁的弹性模量、厚度。
可选地,所述方法包括:
当进行血流动力学模拟时,通过Navier-Stokes方程和连续性方程表征血流在血管中的流动行为;
其中,所述Navier-Stokes方程表征了流体在空间中的加速度和压力之间的关系;Navier-Stokes方程表示为:
其中,u是血流速度,t是时间,x是空间坐标,P是压力,ρ是血液密度,ν是动力粘度;
通过连续性方程表征血流在血管中的流动行为中,所述连续性方程表示为:
其中,u是血流速度,t是时间,x是空间坐标,ρ是血液密度。
可选地,在进行血流动力学模拟时,设置对应的边界条件来模拟血流的排出情况、血管壁壁面的摩擦阻力、以及血液和血管壁的特性参数,具体包括:
设置流速入口边界条件、设置压力入口边界条件、设置流速出口边界条件、设置压力出口边界条件、设置血管壁边界条件以及设置压力墙边界条件;
并通过高尔模型确定血管壁的应力。
可选地,根据多个待选型球囊所相对应的仿真数据对血管情况匹配程度进行评分,包括:
当每种待选型球囊评分均大于第一预设分数时,返回结果:完全符合风险较小;其中,第一预设分数为80分;
当存在待选型球囊评分小于或等于第一预设分数时;
判断每种待选型球囊评分是否大于第二预设分数;所述第二预设分数为60分;
当每种待选型球囊评分大于第二预设分数时,返回结果:基本符合有一定风险;
当每种待选型球囊评分均小于第二预设分数时,返回结果:不符合有较大风险;
当每种待选型球囊评分均大于第一预设分数时,返回结果为风险较小。
可选地,所述根据多个待选型球囊所相对应的仿真数据对血管情况匹配程度进行评分,并根据评分从高到低进行排列展示,包括:
对比各球囊的性能,列出每种球囊的充盈前后效果图;
展示各个待选型球囊的信息以及使用的注意事项。
第二方面,提供了一种基于术中图像仿真的球囊选型系统,该系统包括:
图像采集与病变定位模块,用于获取血管造影过程后的造影图像,对造影图像进行分析定位出目标病变部位;
血管模型建立模块,用于对所述目标病变部位进行三维图像仿真分析得到病变信息,根据病变信息建立血管仿真三维模型;
球囊血管内仿真模块,用于人工选定多个待选型球囊,并将多个待选型球囊逐个放置在血管仿真三维模型的血管狭窄部位进行仿真分析,得到多个待选型球囊所相对应的仿真数据;
数据分析与评分模块,用于根据多个待选型球囊所相对应的仿真数据对血管情况匹配程度进行评分,并根据评分从高到低进行排列展示。
第三方面,提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,存储器存储有计算机程序,处理器执行计算机程序时实现上述第一方面任一所述的方法。
第四方面,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面任一所述的方法。
可以看出,本发明的有益效果在于:
1.本申请能够通过图像仿真的方法,自动准确的筛选出合适的球囊型号和类型,解决了医生计算不准确,易判断失误的问题。因为选取准确,避免了选择失误造成了手术时间和球囊耗材费用增加的问题。
2.本申请可以和医院的手术耗材库存信息相接通,能够通过根据患者的血管情况,自动对可用球囊进行查找与匹配,并能把这些球囊的相关信息显示给医生,节省了医生查找球囊的时间。
3.本申请通过图像分析可以对可以球囊对患者的匹配程度进行评分,可以直观的显示出球囊放置在血管狭窄处在充盈前后的效果图,以及充盈前后的血流相关参数信息。可以计算出最佳球囊充盈的压力,给予医生使用中注意事项的提醒等。方便了临床中的使用。
4.本申请通过多维的分析和准确的计算,可以让医生快速准确的选择最合适的球囊,从而保证了介入手术的精准性,提高了手术的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是示例性的,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
图1为本申请实施例提供的一种基于术中图像仿真的球囊选型的步骤流程图;
图2为本申请实施例提供的球囊选型的整体流程示意图;
图3为本申请实施例提供的一种基于术中图像仿真的球囊选型系统的框图;
图4为本申请实施例提供的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
在本发明的描述中,术语“包括”、“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于已明确列出的那些步骤或单元,而是还可包含虽然并未明确列出的但对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元,或者基于本发明构思进一步的优化方案所增加的步骤或单元。
心脑血管疾病已经成为人类疾病死亡的三大原因之一,严重影响着国民健康和人们的正常生活。
心脑血管微创介入疗法是针对心脑血管疾病的主要治疗手段。和传统外科手术相比,有着切口小、术后恢复时间短等明显优势。心脑血管介入手术是由医生手动将导管、导丝以及支架等器械送入病患体内来完成治疗的过程。
医生在推送导管导丝进入血管时,可以通过DSA(数字血管减影造影机)上看到导管导丝在血管中的图像。在介入手术中,发现血管有狭窄后,一般需要通过药物球囊或植入支架对病变部位治疗。在放置支架前,一般需要使用预扩球囊对血管狭窄部位进行扩张,在放置支架后,一般需要使用后扩球囊对支架再度扩张,以达到支架贴壁良好的效果。在术中,如何选取合适的球囊对于介入手术成功与否有着至关重要的作用。
国内对于介入手术中球囊的选型存在如下几个方面的问题:(1)部分医生,尤其是新手医生,无法准确判断球囊在血管中充盈后的直径,选取过大可能造成血管破裂,选取过小可能无法有效扩张狭窄,达不到手术预期效果(2)部分医生,尤其是新手医生,无法准确判断球囊在血管中的合适长度,选取球囊过短可能造成需要多次扩张,增加了手术操作复杂度,降低了手术效率,选取球囊过长可能造成球囊通过性降低,难以通过狭窄部位(3)部分医生,尤其是新手医生,难以有效判断应该使用哪种类型的球囊,选取球囊的类型不对,可能造成无法较好的扩张狭窄区域(4)球囊扩张压力应该选取多少,医生在手术前没有明确参考,无法得知加压到什么数值最合适,只能在术中看图像临时判断,对医生的临床决断要求高(5)医生无法得知在本医院中有哪些可选的球囊,还需要花费额外时间和精力去查库存信息,还需要对各类型做对比,影响手术效率(6)医生无法直观看到放置不同球囊后,在血管中的效果图。(7)手术中的球囊选取有许多因素影响,而球囊是一次性使用的手术耗材,球囊一旦打开,则必须使用,否则需要重新选取,而浪费的耗材需要患者承担,可能对患者增加经济负担(8)球囊选取错误,还需要撤出错误球囊,重新等待拿新球囊,然后重新穿入导丝中,整个过程再来一次,延长了手术时间,影响了手术效率。
本发明用于介入手术治疗过程中,医生把导管导丝推送到患者血管中后,需要对狭窄的血管进行球囊扩张的患者。系统可以通过对DSA采集的血管造影图像进行自动分析计算,定位血管狭窄位置,然后结合血管图像进行三维图像仿真,系统在结合筛选医院的手术耗材库存信息,自动选出几种最合适的球囊。然后系统针对这几种球囊,分别进行放置在血管内仿真分析,模拟出其在充盈前后的效果,在进行数据分析后,给各球囊进行评分,最后给各球囊进行排名,把球囊的相关信息和仿真图像和数据显示给医生,同时还能计算出使用球囊时的合适压力值,以及其他注意事项,可以有效帮助医生更好更快的在术中选择球囊,提高手术效率。
请参考图1,其示出了本申请实施例提供的一种基于术中图像仿真的球囊选型方法的流程图,该方法可以包括四部分,图像采集与病变定位、血管模型建立、各球囊血管内仿真、数据分析与评分,可以应用于手术球囊选型系统中,具体地四部分分别对应以下步骤:
S1图像采集与病变定位:获取血管造影过程后的造影图像,对造影图像进行分析定位出目标病变部位。
其中,图像采集是指由DSA对患者进行曝光得到的血管图像。
在本步骤中,具体地,介入手术球囊选型系统中,首先医生需要完成血管造影过程,得到血管造影图像。根据造影图像,结合血管狭窄度分析,可以得到血管中的狭窄部位。如果有单一狭窄部位,则系统直接定位到该病变位置。如果发现有多个病变部位,需要医生进行选定需要治疗哪一个位置,如果需要治疗多个部位,医生可以逐个选择,系统会按照选定顺序逐个分析。也即判断是否存在多个病变部位,当存在有多个病变部位时,人工选定其中目标病变部位。
S2血管模型建立:对目标病变部位进行三维图像仿真分析得到病变信息,根据病变信息建立血管仿真三维模型。
其中,血管模型是指根据血管造影图像分析,自动进行计算后,得到血管仿真三维模型。球囊在血管内仿真是指根据初步选定的几种不同的球囊,进行虚拟放置在血管狭窄部位,进行充盈前后的效果模拟,并得到相应的数据信息。
在确定好病变位置后,系统会以该病变位置为中心,对其附近的血管进行详细分析,建立虚拟的血管模型,包括血管的几何形状、血流动力学特性等。使用图像处理和分析技术,提取冠脉图像中的血管结构信息,包括血管的长度、直径、分支位置等。根据血管的解剖结构信息,确定主要的分支,通过医学影像技术获取患者的血管结构数据,并使用图像处理和分割算法将血管从影像数据中提取出来。然后,根据提取得到的血管数据,构建三维的血管几何模型。使用计算流体动力学(CFD)方法对血流在血管中的流动进行数值模拟。CFD方法基于Navier-Stokes方程和连续性方程,通过离散化和迭代求解,模拟血流在血管中的速度、压力等参数的分布情况。在进行血流动力学模拟时,需要设置合适的边界条件。例如,设置入口边界条件来模拟心脏泵血的影响,设置出口边界条件来模拟血流的排出情况。此外,还需要考虑血管壁的边界条件,如壁面的摩擦阻力等。为了准确模拟血流在血管中的流动情况,需要考虑血液和血管壁的材料特性和参数。例如,血液的黏度、密度等参数,以及血管壁的弹性模量、厚度等参数。在具体实现中,可以使用各种开源的CFD软件(如OpenFOAM、ANSYS Fluent等)来进行血流动力学模拟。此外,还需要使用编程语言(如Python、C++等)来处理血管几何数据、设置边界条件、进行模拟参数的设置等操作。具体的公式和算法细节会根据所使用的软件和方法而有所不同。当进行血流动力学模拟时,常用的基本方程包括Navier-Stokes方程和连续性方程。这些方程描述了血流在血管中的流动行为。
Navier-Stokes方程(动量守恒方程): Navier-Stokes方程描述了流体在空间中的加速度和压力之间的关系。在一维情况下,Navier-Stokes方程可以表示为:
其中,u是血流速度,t是时间,x是空间坐标,P是压力,ρ是血液密度,ν是动力粘度。
连续性方程:连续性方程描述了血流的质量守恒,即质量在流体中的守恒。对于一维情况,连续性方程可以表示为:
其中,u是血流速度,t是时间,x是空间坐标,ρ是血液密度。
入口边界条件:
流速入口边界条件:通过测量或假设一个初始的流速来模拟血流的进入血管。可以使用u=u0表示;
压力入口边界条件:通过测量或假设一个初始的压力来模拟血流的进入血管。可以使用P=P0表示:
出口边界条件:
流速出口边界条件:可以使用以下公式来模拟流速出口边界条件:
压力出口边界条件:可以使用P=Pout来模拟压力出口边界条件;
血管壁边界条件:
无滑移边界条件:模拟血管壁上的血流速度与血管壁相同的边界条件。可以使用u=uwall来表示无滑移边界条件;
压力墙边界条件:模拟血管壁上的固定压力边界条件。可以使用P=Pwall来表示压力墙边界条件;
力学模型描述血管壁的行为。以下是一些常见的复杂模型和对应的力学公式:
高尔模型:
其中,σ是血管壁的应力,μ1和μ2是材料的参数,e是自然对数的底数,I1是变形的第一主应变不变量。
S3各球囊血管内仿真:人工选定多个待选型球囊,并将多个待选型球囊逐个放置在血管仿真三维模型的血管狭窄部位进行仿真分析,得到多个待选型球囊所相对应的仿真数据。
在本步骤中,具体地:
根据图像和患者信息,系统设定好相应参数后,可以得到患者的虚拟血管三维模型。根据图像信息,系统对患者狭窄血管位置进行分析,如果发现血管狭窄处有钙化等问题时,系统会优先考虑使用切割球囊,如果未发现严重问题,系统计算狭窄的长度和血管直径,优先选择比狭窄区域稍短的球囊,选择同血管直径相同的球囊。以此标准,系统在医院的介入手术耗材中的球囊部分开始进行查找,选择2-3种与参考标准最为接近的球囊作为候选对象。
针对所有候选球囊,会提取每种球囊的详细信息,逐个将他们放置在虚拟血管模型中,进行仿真分析。分别仿真球囊充盈前和充盈后的效果,根据血流的速度、压力等信息,评估治疗方案对血流动力学的影响。模拟合理范围内不同压力状态下的血管改善情况,找出最优状态下,对应的球囊充盈压力值,记录该参数,保存球囊充盈前后的效果图,最终显示给医生。
S4数据分析与评分:根据多个待选型球囊所相对应的仿真数据对血管情况匹配程度进行评分,并根据评分从高到低进行排列展示。
其中,数据分析与评分是指根据仿真得到的数据,依照一定的标准,对不同球囊对当前患者的血管情况匹配程度进行评判,满分100分,划分为3个档次,分析完成后,会把分析过程和结果展示给医生,把各类球囊按照分数高度进行排列。
具体地,对于不同球囊放置在血管中,对血管的改善情况不一致,得到的仿真数据也不相同。系统在仿真后会自动进行数据的分析与对比。系统根据设定的一些评分标准,对针对不同球囊在血管的表现情况进行评分,例如充盈前后的血管通透性、球囊贴壁情况等,系统设定好各标准的权重比例,球囊的总分即为各个单项的加权平均值。根据评分值的高低,系统对球囊的性能优劣划分了3个等级,分数越高代表所选球囊越接近完美。评分大于80分,说明该球囊性能较好,在手术发生风险概率比较低。评分大于60分且小于80分,说明该球囊性能一般,有一定概率会在手术发生风险。评分小于60分,说明该球囊性能较差,在手术发生风险概率比较高。在分数较低时,系统会给医院发送明确提示注意,医生可以结合实际情况,谨慎做出选择。系统会根据评分高低,把各个候选球囊进行重新排列,优先推进医生使用评分较高的球囊。
针对不同种类的球囊,系统会在不同种类的对应位置上,列写一些使用球囊的注意事项和易犯错信息,同时,还会列出推荐的充盈压力信息等,这些信息显示在屏幕上,使用不同颜色标注来区分,帮助医生手术过程中更加方便使用。
如图2,给出了上述实施例中球囊选型的整体流程示意图,本方案以此经过医生完成血管造影过程获取造影图像;系统进行造影图像分析定位病变部位;判断是否有多个病变部位,当存在多个病变部位,由医生选定某一个病变部位;当不存在多个病变部位或医生已选定病变部位时,对病变部位进行三维图像仿真分析病变信息。之后筛选医院介入耗材数据库找出与病变最相符的2-3种球囊;对选定的这些球囊逐个放置到三维模型中进行仿真分析;对比各球囊的性能列出每种球囊的充盈前后效果图,以及列出每种球囊的主要信息针对病症对各球囊进行分析评分;评分大于80分,说明该球囊性能较好,在手术发生风险概率比较低。评分大于60分且小于80分,说明该球囊性能一般,有一定概率会在手术发生风险。评分小于60分,说明该球囊性能较差,在手术发生风险概率比较高。最后根据评分从高到低排列各球囊的信息,列写各球囊使用时的注意事项。
综上可以看出,本发明提供一种介入手术中对球囊辅助选型的方法,其目的在于解决现阶段介入手术中医生对血管中的球囊选型的充压直径无法准确测量,球囊选型的长度无法准确判断,对选取球囊类型判断不易判断,医生只能凭借经验进行估算易出现失误,术前对球囊充压大小未知,需要花时间查找手术耗材库存,选择不当球囊后,需重新操作影响手术效率,无法在术前看到手术效果等问题。
请参考图3,其示出了本申请实施例提供的一种基于术中图像仿真的球囊选型系统框图。如该系统可以包括:
图像采集与病变定位模块,用于获取血管造影过程后的造影图像,对造影图像进行分析定位出目标病变部位;
血管模型建立模块,用于对所述目标病变部位进行三维图像仿真分析得到病变信息,根据病变信息建立血管仿真三维模型;
球囊血管内仿真模块,用于人工选定多个待选型球囊,并将多个待选型球囊逐个放置在血管仿真三维模型的血管狭窄部位进行仿真分析,得到多个待选型球囊所相对应的仿真数据;
数据分析与评分模块,用于根据多个待选型球囊所相对应的仿真数据对血管情况匹配程度进行评分,并根据评分从高到低进行排列展示。
关于球囊选型系统的具体限定可以参见上文中对于球囊选型方法的限定,在此不再赘述。上述球囊选型系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中,提供了一种电子设备,该电子设备可以是计算机,其内部结构图可以如图4所示。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中,该设备的处理器用于提供计算和控制能力。该设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于球囊选型数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种球囊选型方法。
本领域技术人员可以理解,如图4中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在本申请的一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述球囊选型方法的步骤。
本实施例提供的计算机可读存储介质,其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似,在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以M种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(SyMchliMk) DRAM(SLDRAM)、存储器总线(RaMbus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种基于术中图像仿真的球囊选型方法,其特征在于,所述方法包括:
S1图像采集与病变定位:获取血管造影过程后的造影图像,对造影图像进行分析定位出目标病变部位;
S2血管模型建立:对所述目标病变部位进行三维图像仿真分析得到病变信息,根据病变信息建立血管仿真三维模型;
S3各球囊血管内仿真:人工选定多个待选型球囊,并将多个待选型球囊逐个放置在血管仿真三维模型的血管狭窄部位进行仿真分析,得到多个待选型球囊所相对应的仿真数据;
S4数据分析与评分:根据多个待选型球囊所相对应的仿真数据对血管情况匹配程度进行评分,并根据评分从高到低进行排列展示。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对造影图像进行分析定位出病变部位,具体包括:
判断是否存在多个病变部位,当存在有多个病变部位时,人工选定其中目标病变部位。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据病变信息建立血管仿真三维模型包括:
使用计算流体动力学法对血流在血管中的流动进行数值模拟;
流体动力学法基于Navier-Stokes方程和连续性方程,通过离散化和迭代求解,模拟血流在血管中的速度、压力的分布情况;
在进行血流动力学模拟时,设置对应的边界条件来模拟血流的排出情况、血管壁壁面的摩擦阻力、以及血液和血管壁的特性参数;其中,所述特性参数包括血液的黏度、密度以及血管壁的弹性模量、厚度。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法包括:
当进行血流动力学模拟时,通过Navier-Stokes方程和连续性方程表征血流在血管中的流动行为;
其中,所述Navier-Stokes方程表征了流体在空间中的加速度和压力之间的关系;Navier-Stokes方程表示为:
其中,u是血流速度,t是时间,x是空间坐标,P是压力,ρ是血液密度,ν是动力粘度;
通过连续性方程表征血流在血管中的流动行为中,所述连续性方程表示为:
其中,u是血流速度,t是时间,x是空间坐标,ρ是血液密度。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在进行血流动力学模拟时,设置对应的边界条件来模拟血流的排出情况、血管壁壁面的摩擦阻力、以及血液和血管壁的特性参数,具体包括:
设置流速入口边界条件、设置压力入口边界条件、设置流速出口边界条件、设置压力出口边界条件、设置血管壁边界条件以及设置压力墙边界条件;
并通过高尔模型确定血管壁的应力。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据多个待选型球囊所相对应的仿真数据对血管情况匹配程度进行评分,包括:
当每种待选型球囊评分均大于第一预设分数时,返回结果:完全符合风险较小;其中,第一预设分数为80分;
当存在待选型球囊评分小于或等于第一预设分数时;
判断每种待选型球囊评分是否大于第二预设分数;所述第二预设分数为60分;
当每种待选型球囊评分大于第二预设分数时,返回结果:基本符合有一定风险;
当每种待选型球囊评分均小于第二预设分数时,返回结果:不符合有较大风险;
当每种待选型球囊评分均大于第一预设分数时,返回结果为风险较小。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据多个待选型球囊所相对应的仿真数据对血管情况匹配程度进行评分,并根据评分从高到低进行排列展示,包括:
对比各球囊的性能,列出每种球囊的充盈前后效果图;
展示各个待选型球囊的信息以及使用的注意事项。
8.一种基于术中图像仿真的球囊选型系统,其特征在于,所述系统包括:
图像采集与病变定位模块,用于获取血管造影过程后的造影图像,对造影图像进行分析定位出目标病变部位;
血管模型建立模块,用于对所述目标病变部位进行三维图像仿真分析得到病变信息,根据病变信息建立血管仿真三维模型;
球囊血管内仿真模块,用于人工选定多个待选型球囊,并将多个待选型球囊逐个放置在血管仿真三维模型的血管狭窄部位进行仿真分析,得到多个待选型球囊所相对应的仿真数据;
数据分析与评分模块,用于根据多个待选型球囊所相对应的仿真数据对血管情况匹配程度进行评分,并根据评分从高到低进行排列展示。
9.一种电子设备,其特征在于,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7任一所述方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一所述方法。
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- 2023-11-03 CN CN202311450575.9A patent/CN117174244A/zh active Pending
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