[發明專利]一種人體心臟三尖瓣幾何模型的構建方法

有效

• 申請號: 201710587054.6
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107516340B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 沈曉芹;楊乾;白琳
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 楊洲

1.一種人體心臟三尖瓣幾何模型的構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)、基于三尖瓣的結構和生理特征，將三尖瓣看成相鄰的橢圓柱殼體的一部分；

2)、根據醫學圖像與相關數據，確定三尖瓣各個瓣葉的幾何形狀，并根據形狀確定相關的擬合函數，根據醫學數據，確定擬合函數中的相關參數；

3)、通過建立的幾何模型進行計算和數值模擬與醫學數據和圖像之間進行對比，驗證研究結果的準確性；

所述步驟1)具體內容如下：

將三尖瓣看成相鄰的橢圓柱殼體的一部分，橢圓柱殼體的參數方程為：

其中a,b分別為橢圓柱的長、短半軸長，h₁,h₂分別為其的下、上邊界的取值；

對于三尖瓣，確定參數方程中的a,b,h₁,h₂以及θ的取值范圍，通過測量我們可以確定a,b的值，通過曲線擬合我們可以確定h₁,h₂的值，θ的取值范圍我們根據三個瓣葉瓣環長度來確定；

通過對現有的測量的三尖瓣各數據的統計，將整個人體三尖瓣分成三部分進行研究，其中弧LS為前瓣環，弧LP為后瓣環，弧PS為隔瓣環，由此將前、后、隔瓣葉分別看作橢圓柱殼的一部分；

所述步驟2)具體內容如下：

對于三尖瓣的前瓣葉，由于它的幾何形狀，近似將其看成是一個半橢圓柱殼，根據統計數據，取前瓣葉的長軸長2a＝SL＝34mm,前瓣葉環的長度L_ant＝40mm,b＝7.55mm,θ∈[0,π]；

對于h的取值范圍，將三尖瓣前瓣葉的瓣環看做下邊界，瓣葉的邊界看做上邊界，通過觀察三尖瓣前瓣葉的幾何形狀，將前瓣葉投影到二維空間中，其中上邊界可以用正弦函數來擬合，我們取下邊界h₁＝0，根據表1中連合高度和瓣葉最大高度；我們可以用三個點來確定A,ω,的值，根據表1中的相關數據，前瓣與隔瓣連和高度取11.16mm，前瓣與后瓣連和高度取13.25mm，最大高度取24.96mm，最終解方程組

得到：

A≈24.99，ω≈0.6747，

故得到相應的h₂的參數方程為：

h₂＝24.99sin(0.6747θ+0.463),θ∈[0,π]；

得到三尖瓣前瓣葉的參數方程表示：

其中h₁＝0，h₂＝24.99sin(0.6747θ+0.463),θ∈[0,π]；

對于三尖瓣的后瓣葉跟隔瓣葉，采用前瓣葉的方法，只是前瓣環的長軸變成了后瓣環跟隔瓣環組成橢圓的短軸；

取后瓣葉的短軸長2a＝SL＝34mm，后瓣葉環的長度L_post＝28.94mm，則可知后瓣葉的長半軸長b＝21.553mm；

得到后瓣環所在的橢圓柱殼參數方程為

其中h₁＝0，h₂＝21.4sin(1.146θ+3.351),

對于隔瓣葉：長半軸與短半軸都與后瓣葉相同，隔瓣葉環的長度L_sept＝32.04mm；

得到隔瓣環所在的橢圓柱殼參數方程為

其中h₁＝0，h₂＝21.58sin(1.229θ+1.159),

由此，得到了人體心臟三尖瓣三個瓣葉幾何形狀的數學表達式；

所述步驟3)具體內容如下：前邊得到的三尖瓣三個瓣葉的參數方程，通過參數方程計算得到三個瓣葉的面積；

已知曲線l₁和曲線l₂的參數方程分別為

和

則曲線l₁和曲線l₂之間的面積S；

故可求得前瓣的面積S_ant≈861.1968mm²；

同理可求得后瓣的面積

S_post≈566.0396mm²；

隔瓣的面積

S_sept≈555.9607mm²；

表1 三尖瓣瓣葉尺寸。