【技術實現步驟摘要】
本申請涉及生物醫學工程計算機科學領域，更具體的，涉及一種基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法。
技術介紹
1、顱內動脈瘤是一種顱內動脈管壁局限性異常擴張產生的腦血管瘤樣突起的血管性疾病，破裂后所導致的蛛網膜下腔出血具有較高的致死率和致殘率。據統計，全球范圍內，在50歲左右的人群中未破裂顱內動脈瘤患病率約3％。顱內動脈瘤的破裂是導致自發性蛛網膜下腔出血的主要原因，其全球發病率約6.1/100000人年，大多數患者遺留有明顯的神經功能障礙，嚴重影響了患者的生活質量。
2、血流導向裝置對于動脈瘤治療具有較高的閉塞率，能夠幫助醫生精確地導向治療設備到動脈瘤部位，確保治療的準確性和有效性。虛擬支架可以有效的模擬血流導向裝置在載瘤血管內的形態，通過模擬分析得出血流導向裝置對血管內血流的改善情況，以供醫生進行術后療效的判斷。
技術實現思路
1、鑒于上述問題，本專利技術的目的是提供一種基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，致力于推廣先進的動脈瘤虛擬支架技術，為醫療行業帶來重要的創新。通過整合計算機圖形學和醫學影像技術，提供了全新的手術模擬和方案規劃工具，以提高手術的準確性和安全性，運用虛擬支架快速算法，使用simplex網格法，通過彈簧類比合理施加剪切力與彎曲力，讓模擬更真實，能夠更接近支架展開后的真實形態，該虛擬支架技術不僅在術前規劃中具備優勢，更能夠為醫生提供實時指導，以確保手術過程中的最佳效果。
2、本專利技術第一方面提供了一種基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支
3、獲取臨床影像學數據；所述臨床影像學數據至少包括患者術前血管影像學數據；
4、基于所述臨床影像學數據進行分析，重建術前載瘤主血管與動脈瘤還原后母血管三維模型；所述術前載瘤主血管與動脈瘤還原后母血管三維模型包括術前載瘤主血管三維模型和動脈瘤還原后母血管三維模型；
5、通過所述動脈瘤還原后母血管三維模型提取第一血管中心線；
6、基于所述第一血管中心線構建虛擬支架初始化模型；
7、基于彈簧類比虛擬支架快速算法，對所述虛擬支架初始化模型進行展開，確定虛擬支架三維模型；
8、基于所述術前載瘤主血管三維模型和所述虛擬支架三維模型進行分析，通過基于虛擬支架瘤頸弧面孔隙率快速算法計算療效評估評價參數。
9、本方案中，所述基于所述臨床影像學數據進行分析，重建術前載瘤主血管與動脈瘤還原后母血管三維模型，包括：
10、通過對所述臨床影像學數據進行分析，重建術前載瘤主血管三維模型；
11、對所述術前載瘤主血管三維模型進行預處理；
12、基于預處理后的術前載瘤主血管三維模型生成第二血管中心線，對所述預處理后的術前載瘤主血管三維模型中動脈瘤兩端的母血管做截斷處理，根據動脈瘤兩端的母血管的第二血管中心線擬合動脈瘤區域的中心線段，并在所述中心線段上進行離散化處理；
13、獲取靠近動脈瘤的母血管端的管腔輪廓；
14、通過離散化處理得到的離散點對所述管腔輪廓進行擬合過渡，得到動脈瘤還原后母血管三維模型。
15、本方案中，所述對所述術前載瘤主血管三維模型進行預處理，包括：
16、對所述術前載瘤主血管三維模型進行網格重構；
17、將重構后的術前載瘤主血管三維模型的三角形網格轉換為simplex網格。
18、本方案中，所述基于所述第一血管中心線構建虛擬支架初始化模型，包括：
19、在所述第一血管中心線上確定多個第一節點；所述第一節點的數量根據支架絲曲率確定；
20、對所述第一血管中心線進行分析，確定所述第一血管中心線上每個第一節點的切線方向；
21、依次以每個第一節點為圓心做預設初始半徑且與相對應切線方向垂直的圓；
22、基于虛擬支架的支架絲總數確定每個圓上第二節點數量，對每個圓上的第二節點進行均勻離散；所述第二節點數量根據支架絲根數確定；
23、通過對相鄰圓上的第二節點進行正反螺旋排序構建虛擬支架初始化模型，將所述第二節點確定為支架節點；
24、將所述虛擬支架初始化模型的菱形網格轉換為simplex網格。
25、本方案中，所述基于彈簧類比虛擬支架快速算法，對所述虛擬支架初始化模型進行展開，確定虛擬支架三維模型，包括：
26、將支架自身的擴張力確定為內力，將支架膨脹到達血管內壁與血管內壁接觸時所受的阻力確定為外力；
27、將支架節點假設為遵循物理定律的質點，設置支架節點的質點質量，通過支架的拉伸實驗和顱內血管組織的拉伸試驗獲取內力和外力的權重因子；所述內力和外力的權重因子用于確定支架節點所受內力與外力的比重；
28、基于支架節點的運動軌跡與內外力對虛擬支架進行迭代擴張，當支架節點的內外力達到平衡狀態時，所述支架結點在垂直于切線方向上的擴張相應終止；
29、將支架展開假設為多根正螺旋與反螺旋的相同材質與型號的彈簧的整體運動，通過對實體支架的力學分析，確定單根支架絲所受力矩和軸向力；
30、將支架類比于彈簧進行支架與單根支架絲的彈簧力學特性實驗，通過微元法計算微元支架絲的彎矩和扭矩；
31、將所述微元支架絲的彎矩和扭矩以力的形式施加在虛擬支架的支架節點上，確定支架切向力；
32、通過垂直于切向的內外力與彈簧類比的支架切向力對虛擬支架進行展開，確定虛擬支架三維模型。
33、本方案中，還包括：
34、根據支架節點到中心線終點距離確定支架切向力的倍數比率，對所述支架切向力進行調整。
35、本方案中，所述基于支架節點的運動軌跡與內外力對虛擬支架進行迭代擴張，當支架節點的內外力達到平衡狀態時，所述支架結點在垂直于切線方向上的擴張相應終止，包括：
36、支架展開包括兩個階段；所述兩個階段分別為未觸壁階段和觸壁階段；
37、在每次迭代擴張后，計算支架節點當前位置和距離最近的術前載瘤主血管simplex網格節點位置之間的距離；
38、當所述距離大于等于預設距離閾值時，支架節點的擴張處于未觸壁階段，所述支架節點受內力的作用向外擴張；
39、當所述距離小于預設距離閾值時，支架節點的擴張進入觸壁階段，所述支架節點在內力和外力的共同作用下向外擴張；
40、當內力與外力平衡時，所述支架節點終止擴張。
41、本方案中，還包括：
42、將實體支架僅受軸向壓力與垂直于軸向壓力時支架節點間距離的最大值和最小值設置為支架節點間距離限制條件；所述支架節點間距離包括支架絲節點間距離與支架分段節點間距離；
43、當虛擬支架的支架節點滿足支架節點間距離限制條件時，確定所述支架節點達到平衡位置；
44、當所有的支架點都達到平衡位置時，確定虛擬支架的最終置入情況。
45、本方案中，所述基于所述術前載瘤本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，其特征在于，所述基于所述臨床影像學數據進行分析，重建術前載瘤主血管與動脈瘤還原后母血管三維模型，包括：
3.根據權利要求2所述的基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，其特征在于，所述對所述術前載瘤主血管三維模型進行預處理，包括：
4.根據權利要求1所述的基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，其特征在于，所述基于所述第一血管中心線構建虛擬支架初始化模型，包括：
5.根據權利要求1所述的基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，其特征在于，所述基于彈簧類比虛擬支架快速算法，對所述虛擬支架初始化模型進行展開，確定虛擬支架三維模型，包括：
6.根據權利要求5所述的基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，其特征在于，還包括：
7.根據權利要求5所述的基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，其特征在于，所述基于支架節點的運動軌跡與內外力對虛擬支架進行迭代擴張，當
8.根據權利要求1所述的基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，其特征在于，還包括：
9.根據權利要求1所述的基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，其特征在于，所述基于所述術前載瘤主血管三維模型和所述虛擬支架三維模型進行分析，通過基于虛擬支架瘤頸弧面孔隙率快速算法計算療效評估評價參數，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，其特征在于，所述基于所述臨床影像學數據進行分析，重建術前載瘤主血管與動脈瘤還原后母血管三維模型，包括：
3.根據權利要求2所述的基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，其特征在于，所述對所述術前載瘤主血管三維模型進行預處理，包括：
4.根據權利要求1所述的基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，其特征在于，所述基于所述第一血管中心線構建虛擬支架初始化模型，包括：
5.根據權利要求1所述的基于彈簧類比法的動脈瘤虛擬支架植入模擬方法，其特征在于，所述基于彈簧類比虛擬支架快速算法，對所述虛擬支架初始化模型進行...
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