一种主动脉瓣瓣叶长度的自动计算方法技术

本发明专利技术公开了一种主动脉瓣瓣叶长度的自动计算方法，包括：基于三维医学图像分割提取主动脉瓣的瓣叶结构及三个窦的窦底坐标；对主动脉瓣瓣叶结构进行曲面拟合；提取主动脉瓣的瓣叶长度路径并计算瓣叶长度。应用本发明专利技术的技术方案，能够有效减少医生TAVR术前评估冠状动脉阻塞风险所需的时间，能够保证瓣叶长度测量的准确度，提升冠状动脉阻塞预防的成功率。提升冠状动脉阻塞预防的成功率。提升冠状动脉阻塞预防的成功率。

【技术实现步骤摘要】
一种主动脉瓣瓣叶长度的自动计算方法


[0001]本专利技术属于医学图像处理
，具体涉及一种主动脉瓣瓣叶长度的自动计算方法。

技术介绍

[0002]经导管主动脉瓣置换术(Transcatheter Aortic Valve Replacement,TAVR)是一种微创瓣膜置换手术，是通过介入导管技术，将人工心脏瓣膜输送至主动脉瓣位置，从而完成人工瓣膜植入，恢复瓣膜功能。
[0003]自2002年全球第一例经导管主动脉瓣置换术进行以来，TAVR迅速发展，目前全球已完成了超过40万例，其适用范围也从高危患者群体拓展到了中危甚至低危患者群体。但TAVR存在许多并发症，如瓣周漏、血管并发症、脑血管事件、需要植入永久起搏器治疗的传导阻滞、血栓形成等，其中冠状动脉阻塞是一种罕见(发生率<1％)但威胁生命的并发症，其指TAVR手术期间或之后，血管造影或超声心动图等显示由瓣叶、钙化团块或夹层造成新的、部分或完全的冠状动脉口阻塞。
[0004]冠状动脉阻塞发生率不高，但却是一种非常致命的TAVR术中及术后并发症。一旦发生，死亡率及术后心血管不良事件发生率非常之高。对于冠脉阻塞风险的预测，需要在术前进行全面精准的基于术前主动脉根部CT影像的测量评估，评估的相关因素包括冠脉开口高度、法式窦的大小、钙化情况、瓣叶的长度及形态以及植入的瓣膜种类、型号等。其中瓣叶长度是个很重要的评估因素，瓣叶长度过长将增加冠状动脉阻塞的风险。因此测量出瓣叶长度有着重大的意义。
[0005]目前在通常情况下，瓣叶长度测量需要由医生使用3D医学图像软件通过复杂的手动交互来测量。这既要求医生有较高的软件操作经验，也需要花费时间。同时由于瓣叶是一个3维空间结构，手动测量必然存在误差难以保证其精确程度。因此，需要一种能够自动计算出主动脉瓣瓣叶长度的方法，供医生参考，这不仅大大减少医生术前评估的时间，还能保证瓣叶长度测量的准确度，提升冠状动脉阻塞预防的成功率。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种主动脉瓣瓣叶长度的自动计算方法，包括：
[0007]步骤1：获取主动脉瓣的三维医学图像数据；
[0008]步骤2：分割提取主动脉瓣的瓣叶结构；
[0009]步骤3：提取主动脉根部的三个窦底的坐标，分别为P1
(x，y，z)
、P2
(x，y，z)
和P3
(x，y，z)
，基于所述三个窦底形成瓣环平面；
[0010]步骤4：对步骤2中的主动脉瓣瓣叶结构进行曲面拟合；
[0011]步骤5：提取主动脉瓣的瓣叶长度路径；
[0012]步骤6：计算瓣叶长度。
[0013]进一步地，所述三维医学图像数据可为包含人体主动脉瓣信息的任意医学图像数据。
[0014]进一步地，关于所述步骤2中分割提取主动脉瓣的瓣叶结构，由于主动脉瓣存在多片瓣叶，因此需要分割出不同片的瓣叶结构，所述分割提取是通过机器学习算法或者传统图像分割算法实现的。
[0015]进一步地，所述步骤3中提取主动脉根部的三个窦底的坐标是通过自动提取算法获取，或者通过手动提取的。
[0016]进一步地，所述步骤4中对主动脉瓣的瓣叶结构进行曲面拟合的方法具体为：
[0017]a.从步骤3中得到的主动脉根部的三个窦底的坐标中找到当前瓣叶对应的窦底坐标sinus
(x，y，z)
；
[0018]b.获取步骤3中的主动脉根部的三个窦底的坐标的中点Meansinus
(x，y，z)
：Meansinus＝(P1+P2+P3)/3；
[0019]c.遍历瓣叶结构，计算瓣叶结构的每个体素与瓣环平面的距离，得到最大距离为maxD；
[0020]d.参照步骤b中的中点Meansinus
(x，y，z)
，获取垂直于瓣环平面往升主动脉方向距离点Meansinus
(x，y，z)
若干倍maxD距离的另一个点MeansinusPro
(x，y，z)
；
[0021]e.获取sinus
(x，y，z)
和MeansinusPro
(x，y，z)
两个点连线的中点MidPos
(x，y，z)
，取MidPos
(x，y，z)
和Meansinus
(x，y，z)
连线方向作为投影方向；
[0022]f.由于提取的瓣叶结构为具有一定厚度的空间结构，因此基于步骤e中的投影方向求得该瓣叶在空间中的平均坐标点集LeafPointSet
(x，y，z)
；
[0023]g.基于步骤f中的点集LeafPointSet
(x，y，z)
使用最小二乘法进行二次曲面拟合，得到瓣叶曲面。
[0024]进一步地，所述步骤5中的提取主动脉瓣瓣叶长度路径，具体方法为：
[0025]a.以对应的窦底坐标sinus
(x，y，z)
作为瓣叶长度路径的起点；
[0026]b.以Meansinus
(x，y，z)
作为瓣叶长度路径终点的初始参考点；
[0027]c.在瓣环平面上，获取以sinus
(x，y，z)
为圆心，以sinus
(x，y，z)
和Meansinus
(x，y，z)
的连线距离作为半径，以sinus
(x，y，z)
和Meansinus
(x，y，z)
的连线为中线的扇形区域；
[0028]d.在步骤c中的扇形区域内，在所述扇形的圆弧上均匀采样得到一组点集，取其中一点P4，并取垂直于瓣环平面往升主动脉方向距离点P4若干倍maxD距离的另一个点P4Pro；
[0029]e.由点sinus
(x，y，z)
、P4和P4Pro形成一个平面，获取此平面与瓣叶曲面的交线，作为当前方向对应的路径；
[0030]f.遍历步骤d中所述点集中的所有点，并按照步骤e中所述方式，得到扇形区域内对应的所有路径，取路径空间距离最短处作为此瓣叶长度路径。
[0031]进一步地，所述步骤6中的计算瓣叶长度，是根据步骤5中获取的瓣叶长度路径计算其空间长度而得到瓣叶长度。
[0032]本专利技术的技术效果：
[0033]应用本专利技术的技术方案，可有效减少医生TAVR术前评估冠状动脉阻塞风险所需的时间，能够保证瓣叶长度测量的准确度，提升冠状动脉阻塞预防的成功率。
附图说明
[0034]图1本专利技术的主动脉瓣瓣叶长度的自动计算方法流程示意图；
[0035]图2本专利技术的主动脉瓣瓣叶长度的自动计算方法中，步骤2中所述分割提取到的主动脉瓣瓣叶结构的示意图；
[0036]图3本专利技术的主动脉瓣瓣叶长度的自动计算方法中，步骤3中所述分割提取到的主动脉根部三个窦底位置的示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动脉瓣瓣叶长度的自动计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取主动脉瓣的三维医学图像数据；步骤2：分割提取主动脉瓣的瓣叶结构；步骤3：提取主动脉根部的三个窦底的坐标，分别为P1
(x，y，z)
、P2
(x，y，z)
和P3
(x，y，z)
，基于所述三个窦底形成瓣环平面；步骤4：对步骤2中的主动脉瓣的瓣叶结构进行曲面拟合；步骤5：提取主动脉瓣的瓣叶长度路径；步骤6：计算瓣叶长度。2.根据权利要求1所述的主动脉瓣瓣叶长度的自动计算方法，其特征在于，在所述步骤2中，分割提取主动脉瓣的瓣叶结构，是通过机器学习算法或者图像分割算法实现的。3.根据权利要求1所述的主动脉瓣瓣叶长度的自动计算方法，其特征在于，在所述步骤3中，提取主动脉根部的三个窦底的坐标，是通过自动提取算法获取，或者通过手动定位选取的。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的主动脉瓣瓣叶长度的自动计算方法，其特征在于，在所述步骤4中，对步骤2中的主动脉瓣瓣叶结构进行曲面拟合的方法为：a.从步骤3中得到的主动脉根部的三个窦底的坐标中找到当前瓣叶对应的窦底坐标sinus
(x，y，z)
；b.获取步骤3中的主动脉根部的三个窦底的坐标的中点Meansinus
(x，y，z)
：Meansinus＝(P1+P2+P3)/3；c.遍历瓣叶组织，计算瓣叶组织的每个体素与瓣环平面的距离，得到最大距离为maxD；d.参照步骤b中的中点Meansinus
(x，y，z)
，获取垂直于瓣环平面往升主动脉方向距离点Meansinus
(x，y，z)
若干倍maxD距离的另一个点MeansinusPro
(x，y，z)
；e.获取sinus
(x，y，z)
和MeansinusPro
(x，y，z)
两个点连线的中点MidPos
(x，y，z)
，取MidP...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭应强，曾智敏，马琛明，方桧铭，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：