[发明专利]一种针对二尖瓣反流及钙化狭窄的3D模型构建及制备方法

说明书

本发明属于3D打印领域，公开了一种针对二尖瓣反流及钙化狭窄的3D模型构建及制备方法。在模型构建方法中，首先采集二尖瓣反流及钙化狭窄患者的左心结构造影数据并进行预处理，得到心脏CT数据；然后根据心脏CT数据中不同组织对应的灰度值建立钙化组织模型以及血液模型；再针对瓣叶腱索和乳头肌重建并删除内腔模型中的多余的伪影血液结构，得到内腔模型；最后对内腔模型进行剪裁，对剪裁后的内腔模型和钙化组织模型做布尔运算得到二尖瓣钙化狭窄以及二尖瓣反流疾病的3D模型。本发明很好的解决现有技术中传统影像评估二尖瓣结构以及瓣下结构局限性等问题。

技术领域

本发明属于3D打印领域，具体涉及一种针对二尖瓣反流及钙化狭窄的3D模型构建及制备方法。

背景技术

二尖瓣疾病是危害人群心血管病健康的最常见瓣膜病。绝大多数二尖瓣狭窄(Mitral stenosis,MS)是风湿热的后遗症，极少数为先天性狭窄或老年性二尖瓣环或环下钙化。二尖瓣关闭不全(Mitral insufficiency,MI)主要因瓣膜退行性变、风湿热、冠心病心肌梗死后二尖瓣瓣下结构损伤等引起，常引起房颤和心功能不全。根据美国等西方发达国家的最新流行病学数据显示，大于65岁以上的老年人群发病率占首位的瓣膜病类型是二尖瓣反流。研究表明，手术治疗二尖瓣病变的长期效果优于药物治疗，然而对于风湿热引起的二尖瓣狭窄的部分患者年纪较轻，过早置换瓣膜明显影响生活质量；同时，对于高龄合并多系统疾病的外科手术高危患者，手术风险高，生存获益少，欧洲数据显示此类患者的外科手术成功率仅50％，重度功能性反流患者的外科手术成功率更是低至16％。因此二尖瓣的微创治疗始终是临床医生探索的重心。

回顾既往的5年，全世界范围内二尖瓣介入成形及置换器械层出不穷，临床试验成功的消息也频频发出。但截至目前，该技术的推广和普及仍十分有限，这不仅与二尖瓣结构的特殊性有关，更与患者的术前筛选和评估的困难相关。目前，专家共识推荐经导管二尖瓣成形术及置换术主要通过经食道超声进行术前评估，评估精确十分有限。考虑到二尖瓣是空间立体结构，病变是模态多样化，具有复杂的瓣下结构，且在心动周期中是动态变化的，故而经食道超声和CT平面分析都具有很大局限性，其可控性及直观性较差，常难以发现实际操作中的齐纳在风险和问题。因此，临床亟待一种新型的、可以提供空间立体模型进行观察和模拟的评估方式。

3D打印技术与医学的交叉正逐渐凸显出这种技术的优势。3D打印技术相比较传统影像学检查可以显示二尖瓣结构的丰富信息，对临床医生显得尤为重要。由于材料的物理特性和二尖瓣结构的特殊要求，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二尖瓣反流及钙化狭窄的3D模型构建及制备方法，用以解决现有技术中传统影像评估二尖瓣结构以及瓣下结构局限性等问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种针对二尖瓣反流及钙化狭窄的3D模型构建，包括如下步骤：

步骤1：采集二尖瓣反流及钙化狭窄患者的左心结构造影数据，所述左心结构造影数据包括升主动脉造影数据、主动脉根部造影数据、左心房造影数据、左心室造影数据、冠脉造影数据、左心耳造影数据、二尖瓣瓣叶造影数据、腱索造影数据和乳头肌造影数据，对所述左心结构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以及血液模型，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、左心室内腔血液模型、左心房内腔血液模型以及左心耳内腔血液模型；

步骤3：获取血液模型内包裹的左心内部结构边界、二尖瓣瓣叶边界、腱索边界和乳头肌边界，所述左心内部结构包括主动脉根部、升主动脉、冠脉、左心室、左心房和左心耳，对比获得的左心内部结构边界、二尖瓣瓣叶边界、腱索边界和乳头肌边界与心脏CT数据中实际二尖瓣瓣叶边界、腱索边界和乳头肌边界，修正边界，删除血液模型，得到内腔模型；