[发明专利]一种针对主动脉瓣疾病的3D模型构建方法及制备方法

说明书

本发明属于3D打印领域，公开了一种针对主动脉瓣疾病的3D模型构建方法，包括如下步骤：步骤1：采集主动脉瓣疾病患者的主动脉造影数据并进行预处理，得到心脏CT数据；步骤2：根据心脏CT数据中不同组织对应的灰度值建立钙化组织模型和血液模型；步骤3：对比瓣叶边界与心脏CT数据中实际的瓣叶边界，修正边界得到内腔模型；步骤4：删除血液并保留主动脉根部、冠脉局部以及左心室流出道，得到针对主动脉瓣疾病的3D模型。还公开了一种针对主动脉瓣疾病的3D模型制备方法，本发明建模的效率高，只需要将血管管腔内的血液形态重建出来，然后快速分割出所需要的组织，无需将血管管壁及其他心脏全部重建出来再次进行分割，为模型修复节省大量时间。

技术领域

本发明属于3D打印领域，具体涉及一种针对主动脉瓣疾病的3D模型构建方法及制备方法。

背景技术

主动脉瓣疾病是由于炎症、粘液样变性、退行性改变等原因引起的单个或多个瓣膜结构的功能或结构异常，导致瓣口狭窄及(或)关闭不全。主动脉瓣钙化属于一种先天性主动脉瓣钙化，此钙化主要是由于随着年龄的增长，血管弹力降低或高血压等诱因而引起；近年来随着经济状况改善和医疗水平的提高，人类寿命得以延长，发生率明显增高，主动脉瓣钙化已经成为老年临床心脏病学中一个突出的问题。

轻微的主动脉瓣钙化患者可通过药物控制病情，但对较严重患者则需要手术治疗，代以人工瓣膜。相比于传统的影像诊断方法，3D打印主动脉瓣模型能够更直观地显示解剖结构，基于患者本人的3D打印主动脉瓣模型供医生术前参考、研究，那么就可以有很清晰的解剖认识，外科医生还可以在心脏模型上面进行模拟手术，根据模拟手术的效果制定出合适的TAVI手术方案。

然而，心脏组织关系复杂，个体化差异明显，各部位各组织相互之间错综复杂，计算机不易识别各部位改变情况，导致心脏图像不易大范围计算机分割，尤其是主动脉瓣瓣叶形态及钙化分布准确度不高，主动脉瓣瓣叶重建分割过程繁琐，重建出来的模型在后期修复过程中主观性太强，对于CT的参考不多，模型很容易走形变样，重建出的模型可能会对医生TAVI术前评估误导。同时，材料的物理特性和主动脉瓣钙化疾病手术的特殊要求，对模型的透明度、表面光洁度、多彩显示以及软硬结合提出新的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对主动脉瓣疾病的3D模型构建方法及制备方法，用以解决现有技术中建立的主动脉瓣瓣叶模型准确度不高而导致的重建出的模型可能会对医生TAVI术前评估误导等问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种针对主动脉瓣疾病的3D模型构建方法，包括如下步骤：

步骤1：采集主动脉瓣疾病患者的主动脉造影数据，所述主动脉造影数据包括患者的主动脉根部造影数据、升主动脉造影数据、冠脉造影数据以及左心室造影数据，对所述主动脉造影数据进行预处理，得到心脏CT数据；

步骤2：根据心脏CT数据中不同组织对应的灰度值建立钙化组织模型和血液模型，所述血液模型包括主动脉根部内腔血液模型、升主动脉内腔血液模型、冠脉内腔血液模型和左心室内腔血液模型；

步骤3：获取血液模型外覆盖的主动脉根部内腔、冠脉内腔和左心室内腔的瓣叶边界，对比瓣叶边界与心脏CT数据中实际的瓣叶边界，修正边界，并删除血液模型内包裹的主动脉瓣结构，得到内腔模型；

步骤4：对内腔模型进行剪裁，保留内腔模型中主动脉根部、冠脉局部以及左心室流出道并删除内腔模型中的血液结构，然后对剪裁后的内腔模型和步骤2得到的钙化组织模型做布尔运算得到主动脉瓣疾病的3D模型。

进一步的，步骤1中预处理包括如下子步骤：

步骤a：选取主动脉造影数据中处于瓣叶最佳观察状态的一组，并依据该组数据建立瓣环平面，所述瓣叶最佳观察状态为瓣叶开口最大或开口最小；