一种肥厚型心肌病的3D模型构建方法及制备方法与流程

本发明属于3d打印，具体涉及一种肥厚型心肌病的3d模型构建方法及制备方法。

背景技术：

1、肥厚型心肌病(hcm)是一种原因不明的心肌疾病，特征为心室壁呈不对称性肥厚，常侵及室间隔，心室内腔变小，左心室血液充盈受阻，左心室舒张期顺应性下降，根据左心室流出道有无梗阻分为梗阻性及非梗阻性肥厚型心肌病，可能与遗传等有关。肥厚型心肌病有猝死风险，是运动型猝死的原因之一。

2、肥厚型心肌病患者通常可以通过药物治疗或者手术治疗，相较与传统的影像诊断方法，3d打印肥厚型心脏模型能够更直观的显示解剖结构，基于患者本人的3d打印心脏模型供医生术前参考、研究，那么就可以有很清晰的解剖认识，外科医生还可以在心脏模型上面进行模拟手术，根据模拟手术的效果制定出合适的手术方案。

3、但是，心脏组织关系复杂，个体化差异明显，各部位各组织相互之间错综复杂，计算机不易识别各部位改变情况，导致心脏图像不易大范围计算机分割，重建出来的模型在后期修复过程中主观性太强，对于ct的参考不多，重建出来的模型可能会对医生术前评估产生误导。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种肥厚型心肌病的3d模型构建方法及制备方法，用以解决现有技术中建立的肥厚型心肌病模型准确度不高而导致的重建出的模型可能会对医生行术前评估误导等问题。

2、为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种肥厚型心肌病的3d模型构建方法，包括如下步骤：

4、步骤1：采集肥厚型心肌病疾病患者的心脏造影数据，所述心脏造影数据包括患者的左心造影数据、右心造影数据、冠脉造影数据以及大血管造影数据，得到心脏cta数据；

5、步骤2：根据心脏cta数据中不同组织对应的灰度值建立心肌组织模型和血液模型，所述血液模型包括左心内腔血液模型、右心内腔血液模型、冠脉内腔血液模型；

6、步骤3：获取血液模型外覆盖的左心内腔、冠脉内腔和右心内腔的边界，对比心肌边界与心脏ct数据中实际的组织边界，修正边界，得到内腔模型；

7、步骤4：内腔模型进行剪裁，保留内腔模型中左心、冠脉以及右心，镂空后消除内腔模型中的血液结构，然后对剪裁后的内腔模型和步骤2得到的心肌组织模型做布尔运算得到肥厚型心肌病的3d模型。

8、进一步的，步骤2中建立心肌组织模型和血液模型的具体步骤为：

9、步骤a：选取心脏造影数据中处于最佳舒张期状态的一组，所述瓣叶最佳观察状态为瓣叶开口最大；

10、步骤b：沿横断面自上而下观察心脏造影数据，调节心脏造影数据的灰度值至清楚看到左心、冠脉分布情况、心肌组织厚度以及右心，选择合适的心脏ct数据。

11、更进一步的，步骤b中心脏造影数据的心肌灰度值范围为：最小值为-6—32，最大值为3071；步骤b中心脏造影数据的左心灰度值范围为：最小值为160—430，最大值为3071；步骤b中心脏造影数据的右心灰度值范围为：最小值为80—120，最大值为3071；步骤b中心脏造影数据的脂肪灰度值范围为：最小值为-423—-261，最大值为-50；

12、进一步的，步骤4中具体操作步骤为：

13、步骤a：去除左右心多余影像噪点，左心镂空得到左心1，进一步将镂空的左心外壁2单独分离，然后将外壁偏移,得到左心外壁3。同时，右心镂空得到右心1，进一步将镂空的右心外壁2单独分离，然后将外壁偏移，得到右心外壁3；

14、步骤b：将左心外壁3与右心外壁3合并为4，4与步骤3所得心肌布尔运算得到5；

15、步骤c:左心外壁2与右心外壁2合并为6，将6与5进行布尔运算得到7；

16、步骤d：将步骤4-b得到的5裁剪各个端面；

17、步骤e：将步骤4-c得到的7根据5的截面位置，裁剪各个端面；

18、步骤f:将步骤2-c得到的冠脉主干及分支延起点到终点由粗到细延续，得到8；

19、步骤g：将步骤2-b得到的脂肪去除多余噪点得到9；

20、步骤h：将8和9进行布尔运算，得到10；

21、步骤i：将9和5布尔运算，得到11；

22、步骤j：将5心肌肥厚部位使用实体12进行布尔运算得到13。

23、一种肥厚型心肌病的3d模型制备方法，包括如下步骤：

24、步骤1：采用上述任一种主动脉瓣疾病的3d模型构建方法得到主动脉瓣疾病的3d模型；

25、步骤2：将3d模型导入objet切片软件中进行打印，然后将打印完成后的3d模型置入碱性溶液中震荡清洗，清洗结束后将模型从溶液内取出并冲洗表面残留；

26、步骤3：将步骤2得到的3d模型放入烘干箱内保持鼓风模式进行烘干，取出烘干模型，使用喷砂机对表面进行打磨抛光处理；

27、步骤4：对打磨抛光后的模型肥厚部位进行可穿刺材料填充处理，完成模型制备。

28、进一步的，步骤2中步骤2中所述碱性溶液是浓度为百分之一的氢氧化钠溶液和百分之二的偏硅酸钠溶液；

29、进一步的，步骤2中所述震荡清洗的频率为25khz，所述震荡清洗的时间为30分钟；

30、进一步的，步骤3中所述烘干箱的温度设置为40摄氏度，烘干时间为200分钟；

31、进一步的，步骤3中所述喷砂机采用首先80目沙砾对模型表面杂质进行打磨，然后采用500目沙砾对模型表面进行抛光。

32、进一步的，步骤4中进行填充处理时，采用如下步骤：

33、首先用1800a与1800b按照1：1配比混合为溶液1，用1810a和1810b按照1：1配比混合为溶液2，然后将溶液1与溶液按照1：1.5比例混合，最后注入模型心肌肥厚部位。

34、本发明与现有技术相比，具有以下优点：

35、(1)本发明前期收集心脏ct数据，根据心脏ct数据对主动脉瓣进行快速精确的三维重建，得到更贴近真实的的三维模型，接着对三维模型进行3d打印，得到传统影像学技术所无法提供的直观心脏模型，不仅可以分析和评估室间隔冠脉的空间分布，以及观察室间隔肥厚分布情况及厚度，还可以进行手术模拟穿刺，确定手术入路。从而使医师可以更加清晰直观地观察了解肥厚型心肌病，得到传统影像学技术所无法提供的直观心脏模型；

36、(2)本发明建模的准确度高，在建模过程中将增强ct中血管腔内的血液形态全部提取，由于主动脉瓣瓣膜全部包裹在血液中，因此根据ct中血液和心肌组织的不同灰度值能更加准确地将冠脉重建及室间隔重建出来；

37、(3)本发明建模的效率高，只需要将血管管腔内的血液形态重建出来，然后快速分割出所需要的组织，无需将血管管壁及其他心脏全部重建出来再次进行分割，为后期的模型修复节省了大量时间；

38、(4)本发明的实施例还对建立得到的肥厚型心肌病模型的可用性进行判断，从而保证了得到模型的制作精度，进一步提高了手术效果；

39、(5)本发明的实施例还可以通过3d打印技术针对肥厚型心肌病患者制作术前解剖模型，并据此制定手术方案评估手术风险，从而提高手术效果，避免严重并发症的发生。而且还可以制作术后模型，并结合超声、ct、mri等常规影像学检查结果，综合评价患者的预后情况。

40、下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。

技术特征：

1.一种肥厚型心肌病的3d模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.一种肥厚型心肌病的3d模型构建方法，其特征在于，步骤1中所述心脏造影数据包括患者的左心造影数据、右心造影数据、冠脉造影数据以及大血管造影数据。

3.一种肥厚型心肌病的3d模型构建方法，其特征在于，步骤2中建立心肌组织模型和血液模型的具体步骤为：

4.一种肥厚型心肌病的3d模型构建方法，其特征在于，步骤4中具体操作步骤为：

5.一种肥厚型心肌病的3d模型制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

技术总结
本发明提供了一种肥厚型心肌病的3D模型构建方法及制备方法，属于3D打印技术领域，包括如下步骤：步骤1：采集肥厚型心肌病患者的心脏造影数据；步骤2：根据心脏CTA数据建立心肌组织模型和血液模型；步骤3：获取血液模型外覆盖的左心内腔、冠脉内腔和右心内腔的边界，对比心肌边界与心脏CT数据中实际的组织边界，修正边界，得到内腔模型；步骤4：内腔模型进行剪裁；得到肥厚型心肌病的3D模型。还公开了一种肥厚型心肌病的3D模型制备方法，本发明建模效率高，只需要将血管管腔内的血液形态重建出来，然后快速分割出所需要的组织，无需将血管管壁及其他心脏全部重建出来再次进行分割，为后期的模型修复节省了大量时间。

技术研发人员：李亚杰,刘丽文,鲁孝楠,胡芮,李静,阮方琦,周一丁,杨剑,马克军,路世跃,郭典
受保护的技术使用者：西安马克医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23