本發明屬于計算機輔助外科學，特別是一種基于ct影像的左心耳封堵術模擬方法及系統。

背景技術：

1、房顫是一種以快速、無序的心房電活動為特征的室上性心動過速，是臨床中最常見的心律失常。卒中是房顫嚴重的并發癥，致殘致死率非常高。房顫引發卒中的機理，是房顫發生時，左心耳泵血能力減弱，導致血液在左心耳處淤積并形成血栓。血栓會從左心耳掉出，并進入動脈系統，最終堵塞腦部血管，并導致卒中。

2、為降低左心耳內形成血栓，引發卒中的風險，可對病人進行左心耳封堵。左心耳封堵術是一種微創手術。在左心耳封堵術中，醫生使用左心耳封堵器輸送鞘將左心耳封堵器經股靜脈輸送下腔靜脈，再通過房間隔穿刺輸送至左心耳并將其堵住，以防止血液進入該區域，進而顯著降低心臟內形成血栓的風險。

3、目前標準的左心耳封堵術使用二維的經食道心超和x線透視的方式來獲得左心耳的三維形態參數(包括開口位置、直徑、軸向、左心耳深度等)。這些參數在左心耳封堵過程中將起到重要的指導作用。然而由于左心耳的形態及與其周圍結構的關系在三維空間中存在很大的變異，單純地使用二維成像技術會損失大量空間信息，很可能錯估左心耳的三維形態參數。

4、多層螺旋ct可以獲得心臟的三維影像，且具有較高的空間分辨率，患者的術前ct影像可更準確地反映真實的解剖關系，能更準確地指導左心耳封堵操作。近些年，多層螺旋ct在指導左心耳封堵操作中的價值得到了多項研究的認可。目前，較少有計算機輔助系統在左心耳封堵術術前規劃和模擬方面的應用，這是一個亟待解決的問題。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種基于ct影像的左心耳封堵術模擬方法及系統，以解決現有技術中的不足，能夠實現三維條件下更準確的左心耳參數獲取、手術路徑規劃和手術過程的三維模擬，幫助醫生在術前對手術過程進行評估。

2、本申請的一個實施例提供了一種基于ct影像的左心耳封堵術模擬方法，所述方法包括：

3、讀取患者的ct影像數據，從所述ct影像數據中分割出左心房和左心耳，得到對應的二值三維影像數據；

4、讀取使用者設定的左心耳開口標記點，并結合所述二值三維影像數據計算左心耳開口的幾何參數；

5、讀取使用者設定的下腔靜脈的開口和下腔靜脈上的另一任意點，計算最優的房間隔穿刺位點和左心耳封堵器輸送鞘在進入左心房后的旋轉角度，并計算對應的輸送鞘運動軌跡曲線，并對計算結果進行輸出或可視化。

6、可選的，所述讀取患者的ct影像數據，從所述ct影像數據中分割出左心房和左心耳，得到對應的二值三維影像數據，包括：

7、讀取患者的ct影像數據，利用三維均值濾波器對所述ct影像數據進行均值濾波；

8、對當前ct影像數據中過左心房的一條直線上的像素分布繪制分布圖，讀取用戶利用該分布圖確定的分割閾值；

9、使用該分割閾值對當前ct影像數據進行二值分割，在二值分割結果中保留最大連通域；

10、利用閉操作填補孔洞，得到左心房和左心耳的分割結果。

11、可選的，所述左心耳開口的幾何參數包括：左心耳開口的形狀、中心坐標、最大和最小直徑、左心耳開口平面的方程和法向量參數；

12、所述讀取使用者設定的左心耳開口標記點，并結合所述二值三維影像數據計算左心耳開口的幾何參數，包括：

13、讀取使用者在左心房三維模型上設置的數個左心耳開口標記點的坐標；

14、通過最小二乘法擬合得到左心耳開口平面的方程，并根據該方程計算左心耳開口平面的法向量和左心耳開口平面內的一組基向量；

15、在基向量確定的平面內進行區域生長，獲得左心耳開口形狀和邊界，并計算左心耳開口的中心；

16、遍歷所有過左心耳開口中心且端點在開口邊界上的線段，計算所有線段的最大值和最小值，作為左心耳開口的最大和最小直徑。

17、可選的，所述讀取使用者設定的下腔靜脈的開口和下腔靜脈上的另一任意點，計算最優的房間隔穿刺位點和左心耳封堵器輸送鞘在進入左心房后的旋轉角度，并計算對應的輸送鞘運動軌跡曲線，包括：

18、讀取使用者在ct影像中指定的下腔靜脈開口標記點和下腔靜脈上的另一標記點；

19、基于ct影像數據計算出所有位于左心房邊界上、且距初始房間隔穿刺位點距離小于預設閾值的點，作為候選房間隔穿刺位點，遍歷所有候選房間隔穿刺位點，計算對應的左心耳封堵器輸送鞘在進入左心房前的運動軌跡曲線；

20、對于每個房間隔穿刺位點，以預設步長遍歷輸送鞘在房間隔穿刺之后可能的旋轉角度，計算對應的輸送鞘在進入左心房后的運動軌跡曲線；

21、對獲得的運動軌跡曲線，計算其與左心耳開口平面交點處切向量與左心耳開口平面法向量的夾角、其與左心耳開口邊界的最短距離、和其在左心耳內部部分的長度，并根據該夾角、該最短距離和該長度對候選房間隔穿刺位點與穿刺后旋轉角度的組合進行評分；

22、選擇評分最高的組合，將選擇的組合中的數據確定為最優的房間隔穿刺位點和穿刺后旋轉角度，將選擇的組合對應的輸送鞘運動軌跡曲線確定為最優的輸送鞘運動軌跡曲線。

23、本申請的又一實施例提供了一種基于ct影像的左心耳封堵術模擬系統，所述系統包括：

24、左心房分割模塊，用于讀取患者的ct影像數據，從所述ct影像數據中分割出左心房和左心耳，得到對應的二值三維影像數據；

25、左心耳參數計算模塊，用于讀取使用者設定的左心耳開口標記點，并結合所述二值三維影像數據計算左心耳開口的幾何參數；

26、手術路徑計算模塊，用于讀取使用者設定的下腔靜脈的開口和下腔靜脈上的另一任意點，計算最優的房間隔穿刺位點和左心耳封堵器輸送鞘在進入左心房后的旋轉角度，并計算對應的輸送鞘運動軌跡曲線，并對計算結果進行輸出或可視化。

27、本申請的又一實施例提供了一種存儲介質，所述存儲介質中存儲有計算機程序，其中，所述計算機程序被設置為運行時執行上述任一項中所述的方法。

28、本申請的又一實施例提供了一種電子設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器中存儲有計算機程序，所述處理器被設置為運行所述計算機程序以執行上述任一項中所述的方法。

29、與現有技術相比，本發明提供的一種基于ct影像的左心耳封堵術模擬方法，讀取患者的ct影像數據，從所述ct影像數據中分割出左心房和左心耳，得到對應的二值三維影像數據；讀取使用者設定的左心耳開口標記點，并結合所述二值三維影像數據計算左心耳開口的幾何參數；讀取使用者設定的下腔靜脈的開口和下腔靜脈上的另一任意點，計算最優的房間隔穿刺位點和左心耳封堵器輸送鞘在進入左心房后的旋轉角度，并計算對應的輸送鞘運動軌跡曲線，并對計算結果進行輸出或可視化，從而能夠實現三維條件下更準確的左心耳參數獲取、手術路徑規劃和手術過程的三維模擬，幫助醫生在術前對手術過程進行評估。

技術特征：

1.一種基于ct影像的左心耳封堵術模擬方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述讀取患者的ct影像數據，從所述ct影像數據中分割出左心房和左心耳，得到對應的二值三維影像數據，包括：

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述左心耳開口的幾何參數包括：左心耳開口的形狀、中心坐標、最大和最小直徑、左心耳開口平面的方程和法向量參數；

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述讀取使用者設定的下腔靜脈的開口和下腔靜脈上的另一任意點，計算最優的房間隔穿刺位點和左心耳封堵器輸送鞘在進入左心房后的旋轉角度，并計算對應的輸送鞘運動軌跡曲線，包括：

5.一種基于ct影像的左心耳封堵術模擬系統，其特征在于，所述系統包括：

6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，所述左心房分割模塊，具體用于：

7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述左心耳開口的幾何參數包括：左心耳開口的形狀、中心坐標、最大和最小直徑、左心耳開口平面的方程和法向量參數；

8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述手術路徑計算模塊，具體用于：

9.一種存儲介質，其特征在于，所述存儲介質中存儲有計算機程序，其中，所述計算機程序被設置為運行時執行權利要求1-4中任一項所述的方法。

10.一種電子設備，包括存儲器和處理器，其特征在于，所述存儲器中存儲有計算機程序，所述處理器被設置為運行所述計算機程序以執行權利要求1-4中任一項所述的方法。

技術總結
本發明公開了一種基于CT影像的左心耳封堵術模擬方法及系統，方法包括：讀取患者的CT影像數據，從所述CT影像數據中分割出左心房和左心耳，得到對應的二值三維影像數據；讀取使用者設定的左心耳開口標記點，并結合所述二值三維影像數據計算左心耳開口的幾何參數；讀取使用者設定的下腔靜脈的開口和下腔靜脈上的另一任意點，計算最優的房間隔穿刺位點和左心耳封堵器輸送鞘在進入左心房后的旋轉角度，并計算對應的輸送鞘運動軌跡曲線，并對計算結果進行輸出或可視化。利用本發明實施例，能夠實現三維條件下更準確的左心耳參數獲取、手術路徑規劃和手術過程的三維模擬，幫助醫生在術前對手術過程進行評估。

技術研發人員：莫斌峰,李佳寅,潘海華
受保護的技術使用者：嘉興市第一醫院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24