本发明涉及生物医学工程技术领域，具体是一种评估主动脉夹层远端破口封堵治疗方案的方法及装置。
背景技术：
随着医疗技术的不断进步，主动脉b型夹层的治疗水平显著提高，但仍存在诸多瓶颈。例如对于出现诸多破口的主动脉b型夹层患者，远端破口的封堵必要性，患者在封堵远端破口后是否长期有利等问题的探讨日益被重视。
在传统医学领域，医生往往通过患者在tevar手术后的随访过程出现的症状、远端假腔有无瘤样扩张来判断是否进行干预。同时根据远端破口的位置、大小，内脏动脉与真假腔关系选择最合适的腔内治疗方法。
主动脉夹层指主动脉腔内的血液从主动脉内膜撕裂处进入主动脉中膜，使中膜分离，沿主动脉长轴方向扩展形成主动脉壁的真假两腔分离状态。近年来，b型主动脉夹层更多的使用覆膜支架隔绝治疗，即胸腔血管内主动脉修复(tevar)。医生将支架置入真腔封堵撕裂口，以达到减少流入假腔的血流的目的，在长期预后中真腔扩充，假腔内逐步形成血栓的治疗效果。
然而，由于部分患者降主动脉至髂分支动脉有多处撕裂口，且支架锚定区域限制，部分破口并未封堵。未封堵的破口一直以来被认为对患者长期预后起着至关重要的作用。且被证实未封堵的撕裂口可能会导致假腔继续扩张。然而，远端破口的治疗必要性和治疗方案仍未被详细讨论。
技术实现要素：
针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于利用血液动力学指标展示b型主动脉夹层内部的血液流动状态，并为治疗效果提供定量判定指标，提供一种评估治疗主动脉夹层远端破口封堵的治疗方案的方法及装置。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种评估主动脉夹层远端破口封堵治疗方案的方法，包括如下步骤：
s1：收集未接受tevar手术患者的医学影像数据，提取患者特定三维模型，建立患者术前模型，封堵主撕裂口(虚拟tevar手术)模型，封堵远端破口(虚拟远端破口封堵手术)模型，以用于血液动力学计算；
s2：计算所述患者虚拟tevar手术前后与虚拟远端破口封堵手术前后的血液动力学指标，用以量化tevar手术与远端破口封堵手术对主动脉真假腔间血流动力学的影响；
s3：根据血液动力学指标，对远端破口封堵装置放置的手术方案进行进一步的评估。
作为本发明进一步的方案：所述步骤s1包括如下子步骤：
s11：从医院获得患者血管影像数据，通过半阈值自动分割重建的方法重建出患者血管模型；
s12：建立患者术前模型，封堵主撕裂口(虚拟tevar手术)模型，封堵远端破口(虚拟远端破口封堵手术)模型，将所述模型以stl格式导出；
s13：使用模型处理软件(如geomagicstudio等)平滑模型，旨在对模型表面做平滑处理，使其更接近于真实血管壁面，同时为了能够进行下一步的网格离散化；
s14：对三维主动脉模型进行网格划分，划分边界层；
s15：使用仿真计算软件(如ansys等)进行模型有限体积分析求解流场状态，计算获取主动脉血管流场内的血流参数。
作为本发明进一步的方案：所述步骤s2包括如下子步骤：
s21：根据患者三维模型提取以10mm为间距垂直于真腔中心线的切片模型，根据真假腔的瞬时压力构建血液动力学指标真假腔壁面压强差(lpdluminalpressuredifference)曲线；
s22：衡量真假腔壁面压强差曲线上的第一压力平衡位置位移，即真假腔压力相等的位置点位移，通过量化第一压力平衡位置位移，评估置入支架与封堵器的术后效果
s23：对虚拟手术前后真假腔间血流流量、粒子滞留时间等血液动力学参数进行分析。
作为本发明进一步的方案：所述步骤s3具体为：
对比虚拟远端破口封堵手术和tevar手术不同手术顺序下，血液动力学指标第一压力平衡位置位移的变化，以及粒子滞留时间，以评估患者是否有必要进行所述的远端破口封堵手术以及患者应该先置入支架还是先置入封堵器。
作为本发明进一步的方案：所述步骤s21中，lpd的计算方法的公式为：
p为transientpressure(瞬时压力)，s和t分别表示主动脉的纵向位置和时间,atl为真腔面积，afl为假腔面积；一个心动周期的ptl和pfl之间的时间平均差值计算为lpd，其中t表示心动周期。
一种评估治疗主动脉夹层远端破口封堵的治疗方案的装置，包括：
患者模型获取模块，用于收集未接受tevar手术患者的医学影像数据，提取患者特定三维模型，建立患者术前模型，封堵主撕裂口(虚拟tevar手术)模型，封堵远端破口(虚拟远端破口封堵手术)模型，用于血液动力学计算
构建指标评估模块，用于计算所述患者虚拟tevar手术前后与虚拟远端破口封堵手术前后的血液动力学指标，用以量化tevar手术与远端破口封堵手术对主动脉真假腔间血流动力学的影响
构建手术方案评估模块，用于根据血液动力学指标，对远端破口封堵装置放置的手术方案进行进一步的评估。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过对患者进行虚拟远端破口封堵手术后真假腔壁面压强差的变化进行定量化分析，以评估患者是否能在进行远端破口封堵术后长期获利，即进行远端破口封堵术的必要性，以及在虚拟远端破口封堵术与虚拟tevar手术的不同顺序下，对患者真假腔壁面压强差的变化进行定量化分析，判断不同手术顺序下的血液动力学的影响，以评估患者虚拟封堵手术的时机问题。
附图说明
图1为本发明评估主动脉夹层远端破口封堵治疗方案的总框图；
图2为患者三维真腔中心线的切片模型；
图3(a)为虚拟术后lpd曲线-先进行tevar手术，而后进行远端破口封堵手术；
图3(b)为虚拟术后lpd曲线-先进行远端破口封堵手术，而后进行tevar手术；
图3(c)为虚拟术后lpd曲线-不同手术顺序的lpd曲线对比。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，一种评估主动脉夹层远端破口封堵治疗方案的方法，包括如下步骤：
(1)收集未接受tevar手术患者的医学影像数据，提取患者特定三维模型，建立患者术前模型，封堵主撕裂口(虚拟tevar手术)模型，封堵远端破口(虚拟远端破口封堵手术)模型，以用于血液动力学计算；
(2)计算所述患者虚拟tevar手术前后与虚拟远端破口封堵手术前后的血液动力学指标，用以量化tevar手术与远端破口封堵手术对主动脉真假腔间血流动力学的影响；
(3)根据血液动力学指标，对远端破口封堵装置放置的手术方案进行进一步的评估。
在本实施例中，所述步骤(1)包括如下子步骤：
(11)从医院获得患者血管影像数据，通过半阈值自动分割重建的方法重建出患者血管模型；
(12)建立患者术前模型，封堵主撕裂口(虚拟tevar手术)模型，封堵远端破口(虚拟远端破口封堵手术)模型，将所述模型以stl格式导出；
(13)使用模型处理软件(如geomagicstudio等)平滑模型，旨在对模型表面做平滑处理，使其更接近于真实血管壁面，同时为了能够进行下一步的网格离散化；
(14)对三维主动脉模型进行网格划分，划分边界层；
(15)使用仿真计算软件(如ansys等)进行模型有限体积分析求解流场状态，计算获取主动脉血管流场内的血流参数。
在本实施例中，所述步骤(2)包括如下子步骤：
(21)根据患者三维模型提取以10mm为间距垂直于真腔中心线的切片模型，根据真假腔的瞬时压力构建血液动力学指标真假腔壁面压强差(lpdluminalpressuredifference)曲线；
其中，lpd的计算方法的公式为：
p为transientpressure(瞬时压力)，s和t分别表示主动脉的纵向位置和时间,atl为真腔面积，afl为假腔面积；一个心动周期的ptl和pfl之间的时间平均差值计算为lpd，其中t表示心动周期。
(22)衡量真假腔壁面压强差曲线上的第一压力平衡位置位移，即真假腔压力相等的位置点位移，通过量化第一压力平衡位置位移，评估置入支架与封堵器的术后效果
(23)对虚拟手术前后真假腔间血流流量、粒子滞留时间等血液动力学参数进行分析。
在本实施例中，所述步骤(3)中，值得注意的是，对比虚拟远端破口封堵手术和tevar手术不同手术顺序下，血液动力学指标第一压力平衡位置位移的变化，以及粒子滞留时间，以评估患者是否有必要进行所述的远端破口封堵手术以及患者应该先置入支架还是先置入封堵器。
一种评估治疗主动脉夹层远端破口封堵的治疗方案的装置，包括：
患者模型获取模块，用于收集未接受tevar手术患者的医学影像数据，提取患者特定三维模型，建立患者术前模型，封堵主撕裂口(虚拟tevar手术)模型，封堵远端破口(虚拟远端破口封堵手术)模型，用于血液动力学计算
构建指标评估模块，用于计算所述患者虚拟tevar手术前后与虚拟远端破口封堵手术前后的血液动力学指标，用以量化tevar手术与远端破口封堵手术对主动脉真假腔间血流动力学的影响。
构建手术方案评估模块，用于根据血液动力学指标，对远端破口封堵装置放置的手术方案进行进一步的评估。
具体实施例：
主动脉夹层远端破口封堵治疗方案的方法，包括以下步骤：
患者模型获取模块，如图1所示，从医院获得患者血管cta的断层血管影像数据，使用mimics软件通过半阈值自动分割重建的方法获得血管模型并以stl格式导出。使用geomagicstudio平滑模型，旨在减少网格数量，提高血液动力学计算速度，同时建立患者术前模型，封堵主撕裂口(虚拟tevar手术)模型，封堵远端破口(虚拟远端破口封堵手术)模型。
构建指标评估模块，计算所述患者虚拟远端破口封堵手术前后与模拟tevar手术前后的血液动力学指标，用以量化tevar手术与远端破口封堵手术对主动脉真假腔间血流动力学的影响。对于每个研究病例，提取一系列间隔为10mm，垂直于tl中心线的切片，提取每一层切片上真假腔内的瞬时压力，根据真假腔的瞬时压力构建血液动力学指标真假腔壁面压强差曲线，如图2所示，建立患者三维真腔中心线的切片模型。
构建手术方案评估模块，根据血液动力学指标，对远端破口封堵装置放置的必要性与时机进行评估。
构建封堵方案评估模块包括封堵必要性模块与封堵时机模块两部分：
对于构建封堵必要性方案评估模块：
使用血液动力学指标，对远端破口封堵装置放的必要性进行评估。如图3(a)所示，患者先进行tevar手术，而后进行远端破口封堵手术，出现了真腔压力升高假腔压力降低，第一压力平衡点位移沿降主动脉向远端移动的情况，该情况有利于真腔的重建，故而可以探讨得到患者有必要进行远端破口封堵手术；如果患者在进行虚拟远端破口封堵手术后，第一压力平衡点位移沿降主动脉向近端移动，可以判断得到，在进行虚拟远端破口封堵手术后，患者真腔压力降低假腔压力升高，该情况不利于真腔的重建。进一步地可以判断，患者没有进行远端破口封堵手术的必要性。
对于构建封堵时机方案评估模块：
使用血液动力学指标，对远端破口封堵装置放的时机进行评估。如图3(a)所示，患者先进行虚拟tevar手术，而后进行虚拟远端破口封堵手术，第一压力平衡点位移沿降主动脉向远端移动，如图3(b)所示，患者先进行虚拟远端破口封堵手术，而后进行虚拟tevar手术，第一压力平衡点位移沿降主动脉向远端移动。进一步地得到，患者在不同虚拟手术顺序后，均出现假腔压力降低，真腔压力升高的情况，两类情况均有利于真腔的重建，如图3(c)所示，将患者两次不同虚拟手术顺序后的lpd模型放在同一坐标轴下进行比较，发现先进行远端破口封堵手术，而后进行tevar手术方案的第一压力平衡点位移下降幅度小于先进行tevar手术，而后进行远端破口封堵手术方案，因而最佳手术方案为先进行tevar手术，而后进行远端破口封堵手术。如果患者在先进行远端破口封堵手术，而后进行tevar手术方案的第一压力平衡点位移下降幅度大于先进行tevar手术，而后进行远端破口封堵手术方案，可以判断得到，最佳手术方案为先进行远端破口封堵手术，而后进行tevar手术方案。
同时，rrt在一定程度上是揭示fl潜在血栓形成的关键血流动力学参数，使用血液动力学指标rrt，通过判断残余假腔rrt的区域面积是否增大也可以判断患者能否在远端破口封堵手术中获益。
a是患者先进行虚拟远端破口封堵手术后进行虚拟tevar手术，得到患者术后假腔rrt分布图，b是患者先进行虚拟tevar手术后进行虚拟远端破口封堵手术，得到患者术后假腔rrt分布图，通过对比发现，先进行虚拟tevar手术后进行虚拟远端破口封堵手术，得到患者术后假腔rrt分布面积更大，患者假腔血栓形成速度更快，该手术更利于患者术后修复。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种评估主动脉夹层远端破口封堵治疗方案的方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1：收集未接受tevar手术患者的医学影像数据，提取患者特定三维模型，建立患者术前模型，封堵主撕裂口(虚拟tevar手术)模型，封堵远端破口(虚拟远端破口封堵手术)模型，以用于血液动力学计算；
s2：计算所述患者虚拟tevar手术前后与虚拟远端破口封堵手术前后的血液动力学指标，用以量化tevar手术与远端破口封堵手术对主动脉真假腔间血流动力学的影响；
s3：根据血液动力学指标，对远端破口封堵装置放置的手术方案进行进一步的评估。
2.根据权利要求1所述的评估主动脉夹层远端破口封堵治疗方案的方法，其特征在于，所述步骤s1包括如下子步骤：
s11：从医院获得患者血管影像数据，通过半阈值自动分割重建的方法重建出患者血管模型；
s12：建立患者术前模型，封堵主撕裂口(虚拟tevar手术)模型，封堵远端破口(虚拟远端破口封堵手术)模型，将所述模型以stl格式导出；
s13：使用模型处理软件(如geomagicstudio等)平滑模型，旨在对模型表面做平滑处理，使其更接近于真实血管壁面，同时为了能够进行下一步的网格离散化；
s14：对三维主动脉模型进行网格划分，划分边界层；
s15：使用仿真计算软件(如ansys等)进行模型有限体积分析求解流场状态，计算获取主动脉血管流场内的血流参数。
3.根据权利要求1所述的评估主动脉夹层远端破口封堵治疗方案的方法，其特征在于，所述步骤s2包括如下子步骤：
s21：根据患者三维模型提取以10mm为间距垂直于真腔中心线的切片模型，根据真假腔的瞬时压力构建血液动力学指标真假腔壁面压强差(lpdluminalpressuredifference)曲线；
s22：衡量真假腔壁面压强差曲线上的第一压力平衡位置位移，即真假腔压力相等的位置点位移，通过量化第一压力平衡位置位移，评估置入支架与封堵器的术后效果
s23：对虚拟手术前后真假腔间血流流量、粒子滞留时间等血液动力学参数进行分析。
4.根据权利要求1所述的评估主动脉夹层远端破口封堵治疗方案的方法，其特征在于，所述步骤s3具体为：
对比虚拟远端破口封堵手术和tevar手术不同手术顺序下，血液动力学指标第一压力平衡位置位移的变化，以及粒子滞留时间，以评估患者是否有必要进行所述的远端破口封堵手术以及患者应该先置入支架还是先置入封堵器。
5.根据权利要求3所述的评估主动脉夹层远端破口封堵治疗方案的方法，其特征在于，所述步骤s21中，lpd的计算方法的公式为：
p为transientpressure(瞬时压力)，s和t分别表示主动脉的纵向位置和时间,atl为真腔面积，afl为假腔面积；一个心动周期的ptl和pfl之间的时间平均差值计算为lpd，其中t表示心动周期。
6.一种评估治疗主动脉夹层远端破口封堵的治疗方案的装置，其特征在于，包括：
患者模型获取模块，用于收集未接受tevar手术患者的医学影像数据，提取患者特定三维模型，建立患者术前模型，封堵主撕裂口(虚拟tevar手术)模型，封堵远端破口(虚拟远端破口封堵手术)模型，用于血液动力学计算
构建指标评估模块，用于计算所述患者虚拟tevar手术前后与虚拟远端破口封堵手术前后的血液动力学指标，用以量化tevar手术与远端破口封堵手术对主动脉真假腔间血流动力学的影响
构建手术方案评估模块，用于根据血液动力学指标，对远端破口封堵装置放置的手术方案进行进一步的评估。
技术总结