[发明专利]一种心脏瓣膜置换优化方法及系统

权利要求书

1.一种心脏瓣膜置换优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)计算在经导管主动脉瓣置换术后不同患者的负荷力；

(2)模拟主动脉根部和瓣膜组织行为，采用有限元方法提取生物力学特征；

(21)建立三维主动脉组织网络模型，生成三维主动脉组织网格数据；

(22)测定主动脉组织的材料属性，将主动脉组织的解剖学数据纳入三维主动脉组织网格数据中；

(23)采用有限元仿真提取生物力学特征：其中，σ_i表示第i个患者的生物力学特征，F_i为第i个患者的负荷力，E为人工瓣膜材料的杨氏模量，υ为人工瓣膜材料的泊松比，为第i个患者对应的网格节点n的横截面积，n＝1,2……N，N表示网格节点总数，P_i为第i个患者使用的人工瓣膜的类型，σ(·)表示根据胡克定律对参数F_i、E、υ、和p_i进行建模；

(3)建立主动脉瓣关闭不全风险预测模型；

(4)利用风险预测模型对心脏瓣膜进行风险预测并对人工瓣膜进行优化，重复执步骤(1)～(3)直至风险预测结果为安全范围；

步骤(1)中不同患者的负荷力通过下式获得：

其中，F为患者的负荷力，r_size为人工瓣膜的半径，C_annu为主动脉环的术前周长，d为主动脉瓣中钙化沉积物的最大直径，K为主动脉壁的刚度；

步骤(3)中主动脉瓣关闭不全风险预测模型为：

其中，AR为患者的主动脉瓣反流大小，g为支持向量回归模型，F为患者的负荷力，E为人工瓣膜材料的杨氏模量，υ为人工瓣膜材料的泊松比，A⁽ⁿ⁾为患者对应的网格节点n的横截面积，n＝1,2……N，N表示网格节点总数，P为第个患者使用的人工瓣膜的类型，V为钙化体积，为模拟系数参数。

2.根据权利要求1所述的一种心脏瓣膜置换优化方法，其特征在于，步骤(4)利用风险预测模型对心脏瓣膜进行风险预测具体为：当选用一种类型的人工瓣膜时，利用主动脉瓣关闭不全风险预测模型计算其对应的患者的主动脉瓣反流大小AR，若AR在正常范围内，则选取的人工瓣膜无需优化，否则对人工瓣膜进行优化。

3.一种心脏瓣膜置换优化系统，其特征在于，该系统包括：

数据采集和预处理模块：采集样本患者心脏瓣膜置换手术前后CT数据和超声图并进行处理得到样本数据；

负荷力计算模块：对样本数据进行处理得到经导管主动脉瓣置换术后不同患者的负荷力；

生物力学特征提取模块：该模块基于负荷力采用有限元分析提取生物力学特征；采用有限元仿真提取生物力学特征：其中，σ_i表示第i个患者的生物力学特征，F_i为第i个患者的负荷力，E为人工瓣膜材料的杨氏模量，υ为人工瓣膜材料的泊松比，为第i个患者对应的网格节点n的横截面积，n＝1,2……N，N表示网格节点总数，P_i为第i个患者使用的人工瓣膜的类型，σ(·)表示根据胡克定律对参数F_i、E、υ、和p_i进行建模；

风险预测优化模块：该模块建立建立主动脉瓣关闭不全风险预测模型；并利用风险预测模型进行风险预测，利用风险预测结果对人工瓣膜进行优化；

负荷力计算模块中不同患者的负荷力通过下式获得：

其中，F为患者的负荷力，r_size为人工瓣膜的半径，C_annu为主动脉环的术前周长，d为主动脉瓣中钙化沉积物的最大直径，K为主动脉壁的刚度；

风险预测优化模块中主动脉瓣关闭不全风险预测模型为：

其中，AR为患者的主动脉瓣反流大小，g为支持向量回归模型，F为患者的负荷力，E为人工瓣膜材料的杨氏模量，υ为人工瓣膜材料的泊松比，A⁽ⁿ⁾为患者对应的网格节点n的横截面积，n＝1,2……N，N表示网格节点总数，P为第个患者使用的人工瓣膜的类型，V为钙化体积，为模拟系数参数。