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专利号: 202010855805X
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种冠心病的计算机辅助手术设计系统,其特征在于,包括依次相连接的临床检验模块、计算机辅助模块与诊疗模块;

临床检验模块由常规检查模块(1)和冠脉造影模块(2)构成,对患者进行冠心病的常规检查操作,初步判断是否具有冠心病,是否需要进行进一步的计算分析;计算机辅助模块,包括分割及重建冠状血管模块(3)与计算血管狭窄模块(4),对造影图像进行分割重建,应用计算流体力学技术,计算出冠脉血流储备分数定量判断是否需要进行冠脉介入手术治疗;诊疗模块,由医生复查模块(5)和辅助手术模块(6)构成,医生复查模块(5)对计算结果进行反馈,常规检查模块(1)、冠脉造影模块(2)、分割及重建冠状血管模块(3)、计算血管狭窄模块(4)、医生复查模块(5)和辅助手术模块(6)依据顺序依次进行;

医生复查模块(5)为医生基于计算结果进行复查核验,如果计算结果无效,则对计算结果进行反馈,从而对参数进行修正,使结果更加精确可信;如果计算结果有效,则依据计算结果对是否存在冠心病进行判定;如果结果为不存在冠心病则结束流程结束;如果判定结果为存在冠心病,则依据计算结果可对血管狭窄程度进行判定,即血管狭窄是否大于30%;

如果结果为血管狭窄小于30%,则患者无需进行冠脉介入手术,医生依据患者情况对其进行相应的药物治疗;如果结果为血管狭窄大于30%,则患者需要进行冠脉介入手术;

辅助手术模块(6),如果计算结果为存在冠心病,且需要进行冠脉介入手术,则医生可依据计算结果判断所需血管支架的安装数量;支架的选择在病变及其近端血管弯曲不明显、病变处无重要分支发出时选择管状支架,在病变附近有大分支时应选择网孔大的管状支架以便对分支进行扩张,在病变成角明显或近端血管弯曲严重时宜选用缠绕支架;而支架直径的判断要根据病变近端和远端血管的直径、释放系统的顺应性,支架与血管直径之比为1.1:1;

计算血管狭窄模块(4),根据分割及重建冠状血管模块(3)后图像,采用ANSYS软件对方程进行数值求解,应用计算流体力学技术CFD狭窄区域内血流动力学控制方程组,建立冠脉狭窄血流动力学数值模型,根据血流动力学参数及其分布规律计算出无创的冠脉血流储备分数,数值结果可通过表格、图像展现出来,如判断结果为需要进行冠脉介入手术治疗,则可根据计算所得数据对所需支架数量进行判断并对手术进行指导;

分割及重建冠状血管模块(3)基于VMTK软件,首先用阈值分割算法进行分割,再用水平算法提取分割结果的轮廓线,最后使用移动立方体算法对提取结果来进行面绘制,建立血管的几何模型;采用ANSYS软件进行血流动力学数值模拟,对分割、重建冠状血管所得几何模型进行网络划分,在计算区域空间中将变量离散化,从而创造出有限元的模型;对建立的血流物理模型进行物理条件设置,体流动模型设置为非定常层流,血液模型设置为不可压缩的均一化牛顿流体,边界条件设置血液的进端口和出端口,阻力模型的集中参数为数值;

计算血管狭窄模块(4)应用计算流体力学技术CFD进行计算,使用ANSYS CFX求解器求解控制方程组,计算公式狭窄率=(狭窄近端正常血管直径‑狭窄处血管直径)/狭窄近端正常血管直径*100%。

2.根据权利要求1所述的一种冠心病的计算机辅助手术设计系统,其特征在于,分割及重建冠状血管模块(3)通过数字图像处理建立,分割指图像分割,是将数字图像划分成不重叠的几个部分,也就是将目标区域从图像中分割出来,包括阈值分割、轮廓线提取两部分。