[发明专利]一种人工心脏瓣膜性能优化方法、装置及系统

说明书

技术领域

本公开涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种人工心脏瓣膜性能优化方法、装置及系统。

背景技术

由于结构组织功能性退化、应力应变引起疲劳损坏和瓣叶钙化等原因，心脏瓣膜可能发生病变。目前为了治疗心脏瓣膜病变，通常的治疗方法是心脏瓣膜置换手术。人工心脏瓣膜例如生物瓣膜与人体心脏瓣膜极其接近，具有相似的血液动力学性能，置换后患者无需终生抗凝治疗。

但是，生物瓣膜有其自身材料特性，在不断受到血流冲击的影响下，会发生瓣叶钙化、退化和撕裂，这明显缩短了生物瓣膜的使用寿命。多年来，研究人员一直致力于研制性能更为优良的心瓣，但目前的研究主要是运用常规几何模型近似模拟设计，设计计算结果精度差，进而难以对生物瓣膜的性能进行优化。因此，如何提高设计精度，进而提高人工心脏瓣膜的性能是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例中提供了一种人工心脏瓣膜性能优化方法、装置及系统，以解决现有技术中的人工心脏瓣膜设计精度低的问题，进而提高人工心脏瓣膜的性能。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种人工心脏瓣膜性能优化方法，该方法包括：

获取扫描设备采集得到的心脏瓣膜图像；

从所述心脏瓣膜图像中，提取主动脉段模型；

对所述主动脉段模型进行网格优化，并从网格优化后的主动脉段模型中剪切得到初始瓣膜模型，其中，所述初始瓣膜模型包括3片切分开的瓣叶模型；

在所述主动脉段模型上瓣叶位置的下方构建动脉，得到动脉血液模型；

将所述初始瓣膜模型和所述动脉血液模型分别进行模型优化，得到实体瓣膜模型和实体动脉壁模型；

对所述实体瓣膜模型和所述实体动脉壁模型进行有限元分析，得到人工心脏瓣膜设计结果。

可选地，从所述心脏瓣膜图像中，提取主动脉段模型，包括：

获取用户选定的主动脉段的参考像素点，并提取所述参考像素点的像素值作为参考像素值；

根据心脏瓣膜图像中像素点与像素值的分布关系，确定小于或等于所述参考像素值、且与所述参考像素值最近的像素点数目尖峰像素值作为像素阈值；

提取像素值大于或等于所述像素阈值的所有像素点，作为候选像素点；

根据所述候选像素点，得到主动脉段模型。

可选地，根据所述候选像素点，得到主动脉段模型，包括：

根据参考像素点，建立像素点集；

以参考像素点为中心确定参考范围，当所述参考范围内存在至少一个非像素点集内的候选像素点时，将所述候选像素点增加到所述像素点集；

将位于所述参考范围边缘的候选像素点作为新的参考像素点；

当所述参考范围内的候选像素点均属于所述像素点集时，根据所述像素点集，生成主动脉段模型。

可选地，根据所述像素点集，生成主动脉段模型，包括：

根据所述像素点集，确定主动脉段边缘轮廓；

根据属于所述主动脉段边缘轮廓内的所有像素点，构建主动脉段模型。

可选地，所述人工心脏瓣膜性能优化方法，还包括：

当所述主动脉段模型包括多张依次排序的断面图时，根据所述断面面积的变化趋势，确定第一断面图和第二断面图；其中，所述多张断面图包括所述主动脉段模型的局部断面，所述第一断面图为断面面积从小到达变化拐点对应的断面图，所述第二断面图为断面面积从大到小变化拐点对应的断面图；

将第一断面图和第二断面图之间的断面图，组成所述主动脉段模型。

可选地，对所述主动脉段模型进行网格优化，包括：

根据平滑系数和第一迭代次数，进行第一光滑处理；

根据反转阀值角度、第一几何错误值和第二迭代次数，进行第一三角优化；

根据第一质量阀值、第二几何错误值、第一三角形最大边长和第三迭代次数，进行第二光滑处理；

根据第二指令阀值、最大误差、第三迭代次数和第二三角形最大边长，进行第二三角优化；

根据第二三角优化后的表面网格，生成体积网格。

可选地，所述模型优化包括对所述初始瓣膜模型和所述动脉血液模型分别依次进行点云优化、多边形优化和曲面优化。

可选地，所述点云优化包括：

对所述初始瓣膜模型和所述动脉血液模型分别进行坏点去除，其中，所述坏点包括杂点、冗余点和噪声点的一种或多种；

通过统一采样，增加优化点，得到优化后的初始瓣膜模型和动脉血液模型；