[发明专利]一种三维微导管塑形辅助设计系统及设计方法

说明书

本发明涉及一种三维微导管塑形辅助设计系统及设计方法，辅助设计系统包括数据接收模块、标记模块、路径生成模块、塑形器生成模块和输出模块；数据接收模块用于接收三维血管图像数据；标记模块用于在三维血管图像中标记微导管路径的起点和终点；路径生成模块用于根据微导管路径的起点和终点生成微导管路径的三维数据；塑形器生成模块用于生成微导管路径对应的塑形器的三维数据；输出模块用于输出塑形器的三维数据。本发明利用计算机图像处理技术、CAD辅助设计技术和3D打印技术对微导管的塑形环节进行精确的设计和塑形辅助，微导管塑形更加简单可靠。本发明能够提高设计人员的工作效率，有效地降低微导管塑形的难度和介入手术的门槛。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种三维微导管塑形辅助设计系统及设计方法。

背景技术

微导管是介入手术治疗中常用的一种器械。例如，在颅内动脉瘤的弹簧圈介入栓塞手术中，首先要将相应微导管选择性送达动脉瘤内。该手术过程中很重要的一个环节就是微导管的成功塑形。对微导管前端的形态进行良好的塑形，能够大大提高介入手术中微导管的到位准确性、微导管在栓塞过程中的稳定性和微导管的操控灵活性。成功的微导管塑形是手术成功的基本保证，微导管塑形对于床突旁及微小动脉瘤的介入治疗尤其重要。

然而在实际的手术过程当中，微导管的塑形成功与否与医生的技术水平和临床经验直接相关。虽然颅内动脉瘤栓塞手术中的微导管塑形已有不少国内外临床报告和学术论文进行了深入讨论与总结，脑血管和颅内动脉瘤的三维空间形态可通过数字血管减影技术和3D重建技术获得，血管的精确尺寸也可以通过三维图像测量获得，微导管的塑形还是需要依赖医生丰富的知识和经验，而临床上一直以来都缺少精确有效的辅助设计手段。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种三维微导管塑形辅助设计系统及设计方法。

本发明所采用的技术方案为：一种三维微导管塑形辅助设计系统包括数据接收模块、标记模块、路径生成模块、塑形器生成模块和输出模块；所述数据接收模块用于接收三维血管图像数据；所述标记模块用于在三维血管图像中标记微导管路径的起点和终点；所述路径生成模块用于根据微导管路径的起点和终点生成微导管路径的三维数据；塑形器生成模块用于生成微导管路径对应的塑形器的三维数据；所述输出模块用于输出塑形器的三维数据。

进一步地，所述路径生成模块包括三维血管中心轴生成模块、连接网络建立模块、血管截取模块、血管表面生成模块、微导管折线路径生成模块和平滑处理模块；

所述三维血管中心轴生成模块采用图像侵蚀算法对表示三维血管图像的二元三维矩阵重复进行对称的图像侵蚀处理，得到三维血管中心轴；

所述连接网络建立模块计算三维血管中心轴上各点与其周围所有点之间的距离，并将计算得到的距离与预设的距离阈值进行比较，将距离小于距离阈值的两点作为相邻的点，多个相邻的点建立连接网络；

所述血管截取模块根据连接网络在三维血管中心轴上获得起点到终点的最短路径，对最短路径周围的血管像素值进行处理得到初步截取的血管；

所述血管表面生成模块根据初步截取的血管，将与起点相连且与最短路径上各个点坐标之间的距离小于距离临界值的点作为临界点，将临界点相连得到血管表面；

所述微导管折线路径生成模块根据得到的血管表面计算得到微导管折线路径；

所述平滑处理模块对生成的微导管折线路径进行平滑处理，得到微导管路径。

进一步地，所述塑形器生成模块包括旋转矩阵计算模块、塑形器折线路径生成模块、折线路径平滑模块、表面文件生成模块；

所述旋转矩阵计算模块根据微导管路径上的折线点，计算出每段线段的长度及方向，并计算出由两段线段决定的坐标系到下两段线段决定的坐标系的旋转矩阵；