[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

本發明公開了一種人體心臟三尖瓣幾何模型的構建方法，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。本發明模型簡單，便于實現。建立數學模型之后，給出形狀參數，可以進行3D展示。通過選擇適當的材料之后，用該模型可以生產出相應的人工瓣膜，給心臟三尖瓣瓣膜的置換手術提供必要條件。

技術領域

本發明屬于幾何模型的構建方法技術領域，具體涉及一種人體心臟三尖瓣幾何模型的構建方法。

背景技術

心臟是人體的一個重要器官，把血液輸送到全身各個部位，是血液循環系統中的一部分。同時心臟又是一個非常繁忙的器官，據研究，人一生內心臟至少跳動3×10⁹次。人體心臟有兩個心室和兩個心房，分別為左心室、右心室和左心房、右心房，有四個瓣膜，分別為主動脈瓣、二尖瓣、三尖瓣和肺動脈瓣。

三尖瓣位于右心房和右心室之間，保證血液從右心房向右心室方向流動和通過一定流量。Khurram Owais等人對三尖瓣的相關數據進行處理，計算與大小、形狀和運動相關的環形度量,并且還重建在收縮末期和舒張末期的三尖瓣環，以使得能夠精確地評估心臟周期中形狀和大小的變化。Marco Stevanel la等人提出了三尖瓣的三維有限元模型，進行實驗測量獲得更詳細的三尖瓣解剖框架。Hiroyuki Nishi等人使用三維經食管超聲心動圖在三尖瓣成形術之前和之后評估三尖瓣環狀動力學。

現有技術的缺陷和不足：目前，雖然存在對三尖瓣的研究，但是仍沒有人對三尖瓣的幾何形狀建立數學模型。因此對三尖瓣幾何模型的研究，使得對其有一個更深入的了解，從而對三尖瓣的修復手術提供一定的理論基礎。

發明內容

本發明的目的在于提供一種人體心臟三尖瓣幾何模型的構建方法，以解決上述技術問題。

為解決上述問題，本發明采用以下技術方案：

一種人體心臟三尖瓣幾何模型的構建方法，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Stevanella M，Owais K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：