[发明专利]虚拟支架在血管内扩张的模拟方法、装置及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其是涉及一种虚拟支架在血管内扩张的模拟方法、装置及电子设备。

背景技术

心血管疾病中比较高危的疾病都发生在离心脏不远的地方，所以主动脉是一个很容易发生高危心血管疾病的地方，其中，高危心血管疾病主要包括夹层、壁间血肿和胸主动脉瘤。针对这类疾病，以前主要治疗手段有两种，一是通过药物治疗进行降压，二是进行开胸手术。药物治疗相对保守，而开放性手术不仅风险大、下台率低，还容易引起并发症，术后恢复难。因此，目前临床上对该类疾病最常用也是最有效的方法是微创治疗方法——胸主动脉腔内修复术，简称TEVAR(Thoracic Endovascular Aortic Repair)。

TEVAR被称为一种支架型血管，它是一种自膨式的覆膜支架，可以当做人工血管来用，所谓自膨式是指支架在自带的内力和外力的共同作用下向外扩张。植入的支架主要有两大作用，一个是堵住血管撕裂口促使假腔形成血栓，第二个是对塌陷的真腔起到支撑的作用。对于TEVAR来说，由于病人的个体性差异很大，所以需要做一个详细有效并且具有时效性的术前规划，一般通过模拟支架在主动脉内的扩张过程得到支架植入策略、评估支架植入效果。

现在已有的虚拟支架扩张算法主要是基于单纯形网格变形模型或主动轮廓模型，用于颅内动脉瘤，颅内的支架主要是起到一个导流的作用，在对植入支架进行数值模拟时没有模拟到支架与血管接触后的相互作用过程，因此无法监测支架在血管内的扩张情况，无法显示扩张过程，且模拟结果不够真实可靠。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种虚拟支架在血管内扩张的模拟方法、装置及电子设备，以实现对支架在血管内的扩张情况的监测，三维显示支架在血管内的扩张过程，提高模拟结果的可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种虚拟支架在血管内扩张的模拟方法，包括：获取当前的血管模型和支架模型；其中，所述血管模型包括各个血管节点的空间位置；所述支架模型是以所述血管模型的中心线为中心生成的，包括各个支架节点的空间位置；对于每个所述支架节点，根据所述支架节点的空间位置，计算得到所述支架节点受到的膨胀内力值；根据所述支架节点的空间位置和与所述支架节点对应的血管节点的空间位置，判断所述支架模型对应的虚拟支架是否接触到所述血管模型的血管壁；如果所述虚拟支架未接触到所述血管壁，则根据所述支架节点的空间位置和所述膨胀内力值，更新所述支架节点的空间位置；如果所述虚拟支架接触到所述血管壁，则根据与所述支架节点对应的血管节点的空间位置，计算得到所述支架节点受到的压缩外力值；并根据所述支架节点的空间位置、所述血管节点的空间位置、所述膨胀内力值和所述压缩外力值，更新所述支架节点的空间位置和所述血管节点的空间位置；当所述膨胀内力值和所述压缩外力值平衡时，输出更新后的血管模型和支架模型作为模拟结果。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：通过以下步骤建立血管模型和支架模型：根据主动脉的电子计算机断层扫描CT图像，对所述主动脉进行三维几何模型重建，得到所述主动脉的血管模型；提取所述血管模型的中心线，分割所述中心线，得到所述中心线的各个中心线节点，并保存各个所述中心线节点的空间位置；根据实际支架的参数，以所述中心线为中心生成虚拟支架的支架模型；其中，所述参数包括长度和直径；分别对所述血管模型和所述支架模型进行网格划分，得到所述血管模型的各个血管节点和所述支架模型的各个支架节点，并保存各个所述血管节点的空间位置和各个所述支架节点的空间位置；根据各个所述血管节点的空间位置、各个所述支架节点的空间位置和各个所述中心线节点的空间位置，分别确定血管节点与中心线节点的对应关系、支架节点与中心线节点的对应关系以及支架节点与血管节点的对应关系。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述分别对所述血管模型和所述支架模型进行网格划分，得到所述血管模型的各个血管节点和所述支架模型的各个支架节点，包括：用三角形网格分别对所述血管模型和所述支架模型进行离散化处理，得到三角形网格的血管模型和三角形网格的支架模型；将所述血管模型和所述支架模型的网格类型均从三角形网格转化为单纯形网格，得到所述血管模型的各个血管节点和所述支架模型的各个支架节点。