[发明专利]一种聚合物食管支架置入的仿真方法

说明书

本申请提供了一种聚合物食管支架置入的仿真方法，1)从患者的CT扫描影像中提取食管模型，然后将食管模型划分为肿瘤模型和食管壁模型；2)将肿瘤模型和食管壁模型转换为有限元模型；3)赋予有限元模型中的肿瘤和食管壁的材料参数；4)设置压握壳体，然后将食管支架模型与压握壳体进行装配；5)将装配在一起的食管支架模型与压握壳体压入食管模型中直至达到预设位置；6)撤掉压握壳体与食管支架模型之间的接触关系，解除食管支架模型的压缩状态，使食管支架模型自膨胀至与食管模型相接触并达到力学平衡；通过仿真，表征食管支架和食管之间的相互作用，以阐明食管支架迁移的机理，并设计更符合人体结构的食管支架，为临床治疗提供理论依据及指导。

技术领域

本发明属于医疗器械仿真模拟技术领域，具体是涉及一种聚合物食管支架置入的仿真方法。

背景技术

食管癌是世界上第六大常见癌症，在世界范围内发病率和死亡率都很高，食管癌晚期患者很少能够治愈。目前，临床上一般应用食管支架来进行姑息性治疗。食管支架不仅可以缓解良性食管狭窄和吞咽困难的症状，对于食管癌患者，在晚期还可以打开堵塞的食管以供进食。然而，对于食管支架置入手术，食管支架的尺寸大小关系到患者术后的健康状况。如果食管支架径向力小，会导致无法撑开食管，并容易发生移位、再狭窄等问题，影响治疗效果。如果食管支架支撑力过大，会使管壁压力过大，导致出血等并发症。

随着计算机和有限元分析软件的发展，有限元分析已被广泛应用于临床医学上，这节约了大量的时间以及经济成本，而且在空间上能够不受场地等因素的限制，得到的结果与真实实验结果十分接近。利用有限元分析技术极大的提高了科研工作的效率，因此，有限元分析在介入治疗支架研究中得到了越来越多的应用，例如：CN 113749833 A(冯文东)公布了血管支架的有限元分析方法及血管支架，利用ABAQUS软件对血管支架三维模型、血小板和血管模型进行应力分析，根据应力分析结果得出血管支架的最大等效应力变化曲线，指导了血管支架的设计；CN 113974829 A(北京航空航天大学)公布了一种血管支架植入仿真方法，提出的技术方案仿真血管支架在血管肿瘤区域的扩张，提供满足血管壁流通半径的血管支架位置和参数，为医师在手术前提供技术参考。

目前，尚未见有关食管支架的仿真分析。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种聚合物食管支架置入的仿真方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种聚合物食管支架置入的仿真方法，包括以下依次进行的步骤：

1)从食管疾病患者的CT扫描影像中提取食管模型，然后将食管模型划分为肿瘤模型和食管壁模型；

2)将肿瘤模型和食管壁模型转换为有限元模型；

3)赋予有限元模型中的肿瘤的材料参数和食管壁的材料参数；

4)设置压握收缩食管支架模型的压握壳体，压握壳体为薄壁圆筒状，然后将食管支架模型与压握壳体进行装配；

5)将装配在一起的食管支架模型与压握壳体压入食管模型中直至达到预设位置；

6)撤掉压握壳体与食管支架模型之间的接触关系，解除食管支架模型的压缩状态，激活食管支架模型与食管壁模型的接触关系，使食管支架模型进行自膨胀至与载瘤的食管模型相接触并达到力学平衡。

优选的，步骤1)中，通过图像分析软件的分割功能将CT数据中食管及肿瘤部分的区域从其它组织中分离出来，并通过三维重建获取真实的食管模型。

优选的，步骤2)中，采用六面体网格对肿瘤模型和食管壁模型进行网格划分。

优选的，步骤3)中，包括：肿瘤和食管壁的材料模型选取非线性超弹性力学模型；

在ABAQUS中，材料非线性问题用Newton-Raphson法求解；