[發明專利]一種心臟模型對結構性心臟病手術進行模擬與評估的方法

有效

• 申請號: 201710336347.7
• 申請日: 2017-05-13
• 公開（公告）號: CN107126257B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 黃志勇;杭飛;莊建;岑堅正;黃美萍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: A61B34/10
• 分類號: A61B34/10;B33Y80/00;B33Y50/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種心臟模型對結構性心臟病手術進行模擬與評估的方法，用于醫生培訓、教學方面，并通過個體標本打印，應用于健康教育及醫患溝通，其特征在于，其步驟為：

步驟1、運用醫療檢測儀器采集結構性心臟病患者的CT影像數據，保存為Dicom格式；

步驟2、將步驟1中得到的患者的CT影像數據導入到Mimics軟件中識別并保存，生成計算機識別的.mcs文件；

步驟3、在Mimics中提取出心臟組織的數據，建立心臟的三維數字模型，并將其轉化成3D打印系統可識別的STL格式文件；

步驟4、將步驟3處理好的文件導入光固化打印機SLA中，同時在打印材料中加入造影劑，打印出心臟3D模型；

步驟5、心臟外科手術醫生基于步驟4生成的心臟3D模型進行手術方案的設計論證；

步驟6、根據步驟5中論證過的手術方案進行實際的模擬手術，將植入體或者修補體按照預手術方案中的操作路徑和步驟，精確實施模擬手術；

步驟7、對步驟6中模擬手術后的心臟模型進行CT掃描，得到心臟模型的CT影像數據；

步驟8、將步驟7中得到的影像數據輸入到專業的軟件中進行血流動力學仿真模擬；

步驟9、根據步驟8中的血流動力學仿真模擬數據對模擬手術效果和可行性進行評估，優化手術方案。

2.根據權利要求1所述的一種心臟模型對結構性心臟病手術進行模擬與評估的方法，其特征在于，所述步驟2中，所述識別的過程是通過Mimics軟件從所收集的帶有完整的胸部醫學影像數據的CT影像數據中將心臟的數據提取出來，其他部位要通過Mimics軟件進行去除。

3.根據權利要求1所述的一種心臟模型對結構性心臟病手術進行模擬與評估的方法，其特征在于，步驟3中，所述建立心臟的三維數字模型的步驟具體包括：

步驟31、點擊Mimics軟件中的Draw Profile line指令跨過心臟畫一條剖面線，并以此為基礎定義閾值范圍；

步驟32、點擊Start thresholding調節閾值的范圍，觀察覆蓋的情況以確定選取了整個心臟組織；

步驟33、使用Crop Mask將分割的區域限制在心臟組織周圍；

步驟34、利用區域生長和動態區域生長的方法將離散的體素從心臟組織去除，用手動編輯的方法去除心臟組織以外的部分，完成心臟組織的提取；

步驟35、用Calculate 3D工具生成3D數字模型，使用Smoothing工具對模型進行光滑處理，形成STL格式的文件。

4.根據權利要求1所述的一種心臟模型對結構性心臟病手術進行模擬與評估的方法，其特征在于，所述步驟4采用PolyJet 3D 打印技術，所用的造影劑不與光敏樹脂反應，同時將兩者進行充分的混合，所述打印材料是Tangoplus光敏樹脂材料，按照比例為1：1進行打印。

5.根據權利要求1所述的一種心臟模型對結構性心臟病手術進行模擬與評估的方法，其特征在于，所述打印的心臟3D模型全方位的展示病變的視角及其與周邊組織的關系。

6.根據權利要求1所述的一種心臟模型對結構性心臟病手術進行模擬與評估的方法，其特征在于，所述步驟7具體是先將實施完模擬手術后的心臟模型縫合好，放入CT掃描儀中進行掃描，將掃描得到的CT影像數據保存為Dicom格式的文件。

7.根據權利要求1所述的一種心臟模型對結構性心臟病手術進行模擬與評估的方法，其特征在于，所述步驟8具體包括步驟：

步驟81、將模擬手術后的心臟模型掃描后的CT數據輸入到Mimics中進行心臟模型的三維重建，并且對模型表面進行面網格劃分，同時將模塊數據保存為STL格式；

步驟82、將步驟81中的STL文件輸入到ICEM CFD網格劃分軟件中將Mimics中的面網格劃分轉化成體網格劃分；

步驟83、在基于有限體積法仿真的軟件CFX中設置瞬態分析的模擬類型、建立一個層流模型的求解域、設置好邊界條件、建立求解控制；

步驟84、對已經設置好的模型根在CFX求解器進行數值求解，包括血管內壓力、剪切應力、流速的數值求解；

步驟85、運用合適的可視化技術將變量顯示出來。