本發(fā)明涉及醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種肥厚性梗阻性心肌病HOCM心臟模型的建立方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

肥厚性梗阻性心肌病(Hypertrophic Obstruct ive Cardiomyopathy，HOCM)被認(rèn)為是一種常染色體顯性遺傳的心肌病，病變主要累及室間隔，左心室功能通常呈高動(dòng)力性。在普通人群中，HOCM的發(fā)病率為1:500，且男性多于女性。目前，流行病學(xué)調(diào)查顯示我國(guó)成年人群發(fā)病率約為0.08％，由此估算，我國(guó)至少有100余萬(wàn)HOCM患者。因此，HOCM的診斷、治療越來(lái)越受到更多學(xué)者的重視。

HOCM特征為心室肌非對(duì)稱性肥厚，以室間隔為甚，造成左室流出道梗阻，二尖瓣前葉上移(SAM征)，最終導(dǎo)致心功能不全或心源性猝死。藥物控制效果不佳者需行外科手術(shù)治療，目前多采用改良擴(kuò)大Morrow術(shù)，即通過(guò)主動(dòng)脈瓣環(huán)入路，切除增厚的室間隔及二尖瓣前葉異常的腱索和肌束，松解前乳頭肌根部，重建二尖瓣及其瓣下結(jié)構(gòu)和左室心尖的正常解剖形態(tài)。HOCM患者經(jīng)手術(shù)治療后，其自然病程及預(yù)后可被徹底改變，將獲得與普通人群完全等同的長(zhǎng)期生存率，因此，最新的美國(guó)HOCM診療指南推薦在有經(jīng)驗(yàn)的中心將外科室間隔肥厚心肌切除術(shù)列為首選治療方法。

目前HOCM的診斷，以及改良擴(kuò)大Morrow術(shù)的術(shù)前方案制定仍主要依賴于心臟彩超、心臟MRI、心臟CT，然而這些影像學(xué)技術(shù)并不能提供直觀的室間隔的增厚情況，及其和二尖瓣裝置、傳導(dǎo)束的關(guān)系。特別是改良擴(kuò)大Morrow術(shù)經(jīng)主動(dòng)脈切口對(duì)手術(shù)暴露要求高，若達(dá)到良好的手術(shù)效果需要術(shù)前制定完善的方案。改良擴(kuò)大Morrow手術(shù)最常見(jiàn)的術(shù)后并發(fā)癥仍然是心律失常，其中最常見(jiàn)的是傳導(dǎo)束傳導(dǎo)異常，發(fā)生情況與傳導(dǎo)束的走行及室間隔肥厚肌肉切除范圍有關(guān)。

因此，找到直觀、可視的HOCM心臟模型，在很大程度上有助于改良擴(kuò)大Morrow術(shù)的術(shù)前手術(shù)方案的制定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明通過(guò)提供一種肥厚性梗阻性心肌病HOCM心臟模型的建立方法及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了提供直觀的室間隔的增厚情況及其和二尖瓣裝置、傳導(dǎo)束的關(guān)系的技術(shù)效果。

本發(fā)明提供了一種肥厚性梗阻性心肌病HOCM心臟模型的建立方法，至少包括：

采集心臟圖像數(shù)據(jù)；

對(duì)所述心臟圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，得到三維模型；

對(duì)所述三維模型進(jìn)行3D打印，得到HOCM心臟模型。

進(jìn)一步地，所述對(duì)所述三維模型進(jìn)行3D打印，得到HOCM心臟模型，具體包括：

利用可粘合材料，對(duì)所述三維模型進(jìn)行逐層打印，得到所述HOCM心臟模型。

進(jìn)一步地，所述可粘合材料包括：粉末狀金屬、塑料、光敏樹(shù)脂或TangoPlus類橡膠材料。

進(jìn)一步地，還至少包括：

對(duì)所述HOCM心臟模型的可用性進(jìn)行判斷。

進(jìn)一步地，所述對(duì)所述HOCM心臟模型的可用性進(jìn)行判斷，具體包括：

將HOCM心臟模型數(shù)據(jù)與比較閾值進(jìn)行比較；

若所述HOCM心臟模型數(shù)據(jù)與所述比較閾值的誤差在預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)，則說(shuō)明所述HOCM心臟模型可用；

若所述HOCM心臟模型數(shù)據(jù)與所述比較閾值的誤差在預(yù)設(shè)范圍之外，則說(shuō)明所述HOCM心臟模型不可用。

本發(fā)明提供的肥厚性梗阻性心肌病HOCM心臟模型的建立系統(tǒng)，至少包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集心臟圖像數(shù)據(jù)；

三維重建模塊，用于對(duì)所述心臟圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，得到三維模型；

3D打印模塊，用于對(duì)所述三維模型進(jìn)行3D打印，得到HOCM心臟模型。

進(jìn)一步地，所述3D打印模塊，具體用于利用可粘合材料，對(duì)所述三維模型進(jìn)行逐層打印，得到所述HOCM心臟模型。

進(jìn)一步地，所述可粘合材料包括：粉末狀金屬、塑料、光敏樹(shù)脂或TangoPlus類橡膠材料。

進(jìn)一步地，還至少包括：

可用性判斷模塊，用于對(duì)所述HOCM心臟模型的可用性進(jìn)行判斷。

進(jìn)一步地，所述可用性判斷模塊，具體包括：

比較模塊，用于將HOCM心臟模型數(shù)據(jù)與比較閾值進(jìn)行比較；

第一結(jié)果輸出模塊，用于若所述比較模塊的比較結(jié)果為所述HOCM心臟模型數(shù)據(jù)與所述比較閾值的誤差在預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)，則輸出所述HOCM心臟模型可用的結(jié)果；

第二結(jié)果輸出模塊，用于若所述比較模塊的比較結(jié)果為所述HOCM心臟模型數(shù)據(jù)與所述比較閾值的誤差在預(yù)設(shè)范圍之外，則輸出所述HOCM心臟模型不可用的結(jié)果。

本發(fā)明中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

先采集心臟圖像數(shù)據(jù)；再對(duì)心臟圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，得到三維模型；接著對(duì)三維模型進(jìn)行3D打印，得到HOCM心臟模型，可以使用工具測(cè)量分析和判斷心肌肥厚的范圍，以及觀察室間隔的增厚情況及其和二尖瓣裝置、傳導(dǎo)束的關(guān)系，從而使醫(yī)師可以更加清晰直觀地觀察心室內(nèi)部肥厚心肌情況，以及與瓣膜系統(tǒng)、傳導(dǎo)束的相互關(guān)系，得到傳統(tǒng)影像學(xué)技術(shù)所無(wú)法提供的直觀心臟模型。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的肥厚性梗阻性心肌病HOCM心臟模型的建立方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的肥厚性梗阻性心肌病HOCM心臟模型的建立系統(tǒng)的模塊圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)提供一種肥厚性梗阻性心肌病HOCM心臟模型的建立方法及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了提供直觀的室間隔的增厚情況及其和二尖瓣裝置、傳導(dǎo)束的關(guān)系的技術(shù)效果。

本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，總體思路如下：

先采集心臟圖像數(shù)據(jù)；再對(duì)心臟圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，得到三維模型；接著對(duì)三維模型進(jìn)行3D打印，得到HOCM心臟模型，可以使用工具測(cè)量分析和判斷心肌肥厚的范圍，以及觀察室間隔的增厚情況及其和二尖瓣裝置、傳導(dǎo)束的關(guān)系，從而使醫(yī)師可以更加清晰直觀地觀察心室內(nèi)部肥厚心肌情況，以及與瓣膜系統(tǒng)、傳導(dǎo)束的相互關(guān)系，得到傳統(tǒng)影像學(xué)技術(shù)所無(wú)法提供的直觀心臟模型。

為了更好地理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖以及具體的實(shí)施方式對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的肥厚性梗阻性心肌病HOCM心臟模型的建立方法，至少包括：

步驟S110：采集心臟圖像數(shù)據(jù)；

在本實(shí)施例中，通過(guò)西門子64排螺旋CT機(jī)采集心臟CT圖像數(shù)據(jù)。

步驟S120：對(duì)心臟圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，得到三維模型；

步驟S130：對(duì)三維模型進(jìn)行3D打印，得到HOCM心臟模型。

對(duì)步驟S130的過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明，步驟S130具體包括：

利用可粘合材料，對(duì)三維模型進(jìn)行逐層打印，得到HOCM心臟模型。

其中，可粘合材料包括：粉末狀金屬、塑料、光敏樹(shù)脂或TangoPlus類橡膠材料等。

步驟S140：對(duì)HOCM心臟模型的可用性進(jìn)行判斷。

對(duì)步驟S140的過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明，步驟S140具體包括：

將HOCM心臟模型數(shù)據(jù)與比較閾值進(jìn)行比較；

若HOCM心臟模型數(shù)據(jù)與比較閾值的誤差在預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)，則說(shuō)明建立得到的HOCM心臟模型可用；

若HOCM心臟模型數(shù)據(jù)與比較閾值的誤差在預(yù)設(shè)范圍之外，則說(shuō)明建立得到的HOCM心臟模型不可用，需重新建立HOCM心臟模型。

在本實(shí)施例中，HOCM心臟模型數(shù)據(jù)包括：左室長(zhǎng)軸、短軸、室間隔厚度，左室流出道直徑數(shù)據(jù)等。比較閾值和預(yù)設(shè)范圍根據(jù)具體需求而定。

參見(jiàn)圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的肥厚性梗阻性心肌病HOCM心臟模型的建立系統(tǒng)，至少包括：

數(shù)據(jù)采集模塊100，用于采集心臟圖像數(shù)據(jù)；

三維重建模塊200，用于對(duì)心臟圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，得到三維模型；

3D打印模塊300，用于對(duì)三維模型進(jìn)行3D打印，得到HOCM心臟模型。

在本實(shí)施例中，3D打印模塊300，具體用于利用可粘合材料，對(duì)三維模型進(jìn)行逐層打印，得到HOCM心臟模型。

其中，可粘合材料包括：粉末狀金屬、塑料、光敏樹(shù)脂或TangoPlus類橡膠材料等。

可用性判斷模塊400，用于對(duì)HOCM心臟模型的可用性進(jìn)行判斷。

在本實(shí)施例中，可用性判斷模塊400，具體包括：

比較模塊，用于將HOCM心臟模型數(shù)據(jù)與比較閾值進(jìn)行比較；

第一結(jié)果輸出模塊，用于若比較模塊的比較結(jié)果為HOCM心臟模型數(shù)據(jù)與比較閾值的誤差在預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)，則輸出HOCM心臟模型可用的結(jié)果；

第二結(jié)果輸出模塊，用于若比較模塊的比較結(jié)果為HOCM心臟模型數(shù)據(jù)與比較閾值的誤差在預(yù)設(shè)范圍之外，則輸出HOCM心臟模型不可用的結(jié)果。

在本實(shí)施例中，HOCM心臟模型數(shù)據(jù)包括：左室長(zhǎng)軸、短軸、室間隔厚度，左室流出道直徑數(shù)據(jù)等。比較閾值和預(yù)設(shè)范圍根據(jù)具體需求而定。

這里需要說(shuō)明的是，通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例制作出HOCM心臟模型為可組裝拆卸的模型。

本發(fā)明實(shí)施例還可以通過(guò)Objet350Connex3，3D打印機(jī)對(duì)心臟的左心室、腔內(nèi)乳頭肌、室間隔肌部、二尖瓣、肺動(dòng)脈等部位進(jìn)行1:1的三維重建，如實(shí)還原病例情況。具體過(guò)程包括：切除預(yù)留范圍高出主動(dòng)脈根部分支血管，分割模型的第一條切線是以左心室長(zhǎng)軸方向沿心腔勾勒，此為第一條切線，頂部是以主動(dòng)脈瓣膜“人字形”瓣膜為基準(zhǔn)，以右瓣中部為第二條切線方向，如有需要還需以右瓣中部往左1cm的距離設(shè)計(jì)第三條切線，以此可以得到如案例所示的切除開(kāi)角度的3D模型，并將該切除后的模型使用Rhino工業(yè)設(shè)計(jì)軟件標(biāo)記出增厚室間隔部位、乳頭肌、肌束的解剖形態(tài)的范圍進(jìn)行區(qū)分，最終導(dǎo)入連接Objet 350Connex3，3D打印機(jī)的3D打印軟件中分配不同的顏色和材質(zhì)，進(jìn)行打印。

在根據(jù)CT影像制作心臟3D模型之后，制定手術(shù)方案。并在術(shù)中收集各項(xiàng)手術(shù)指標(biāo)，包括體外循環(huán)時(shí)間、主動(dòng)脈阻斷時(shí)間、是否合并其他術(shù)式、術(shù)中食道超聲監(jiān)測(cè)結(jié)果、術(shù)后器官插管時(shí)間、ICU停留時(shí)間、總住院天數(shù)、并發(fā)癥情況等；術(shù)后復(fù)查超聲、CTA情況，術(shù)后心臟模型制作，觀察心室內(nèi)情況等，從而綜合評(píng)價(jià)患者的預(yù)后情況。

在本實(shí)施例中，樣本(對(duì)象)的選取原則為：HOCM患者需行手術(shù)治療者納入本研究組，標(biāo)準(zhǔn)包括藥物難治性嚴(yán)重梗阻相關(guān)癥狀和靜息LVOT壓差＞30mmHg或激發(fā)后LVOT壓差≥60mmHg的患者。部分患者SAM征陽(yáng)性，合并中度以上程度的二尖瓣關(guān)閉不全，頻發(fā)室性惡性心律失常需植入雙腔ICD并嚴(yán)重影響生活質(zhì)量患者酌情納入研究組。

HOCM患者收集常規(guī)資料，包括性別、年齡、體重等；既往病史及家族史；冠狀動(dòng)脈CTA或造影情況；并選擇1位有經(jīng)驗(yàn)的超聲科醫(yī)師行超聲檢查，收集室間隔厚度、LVOT壓力階差、SAM征、EDD、EF值等數(shù)據(jù)；行心臟非灌注CTA檢查，收集CT資料。

【技術(shù)效果】

1、先采集心臟圖像數(shù)據(jù)；再對(duì)心臟圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，得到三維模型；接著對(duì)三維模型進(jìn)行3D打印，得到HOCM心臟模型，可以使用工具測(cè)量分析和判斷心肌肥厚的范圍，以及觀察室間隔的增厚情況及其和二尖瓣裝置、傳導(dǎo)束的關(guān)系，從而使醫(yī)師可以更加清晰直觀地觀察心室內(nèi)部肥厚心肌情況，以及與瓣膜系統(tǒng)、傳導(dǎo)束的相互關(guān)系，得到傳統(tǒng)影像學(xué)技術(shù)所無(wú)法提供的直觀心臟模型。

2、本發(fā)明實(shí)施例還可以通過(guò)3D打印技術(shù)針對(duì)HOCM患者制作術(shù)前心臟解剖模型，并據(jù)此制定手術(shù)方案，確定術(shù)中切除肥厚心肌的范圍，從而提高手術(shù)效果，避免嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生。而且還可以制作術(shù)后模型，并結(jié)合超聲、CT、MRI等常規(guī)影像學(xué)檢查結(jié)果，綜合評(píng)價(jià)患者的預(yù)后情況。

3、本發(fā)明實(shí)施例還對(duì)建立得到的HOCM心臟模型的可用性進(jìn)行判斷，從而保證了得到的HOCM心臟模型的制作精度，進(jìn)一步提高了手術(shù)效果。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來(lái)描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過(guò)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。