通过模拟插入气管来设计和验证用于患者的套管的形状和位置的方法与流程

技术特征：
1.一种设计用于患者的套管的方法，其中，处理单元被配置成实现以下步骤：a)生成所述患者的气管的至少一个位置的2d或3d数值表示，b)识别一组解剖标志，c)至少基于所述标志考虑套管的2d或3d数值表示，d)数值模拟所述套管插入气管的全部或一部分，e)估计插入期间所述套管与所述气管之间的至少一个相互冲突度量，f)当估计的冲突度量不满足预定冲突标准时改变所述套管，并迭代前述步骤中的至少一个，直到找到所述估计的冲突度量满足所述预定冲突标准的套管。2.根据权利要求1所述的方法，还包括通过静态或动态医学成像方法在患者的至少一个部位处采集形态学测量值的在先步骤。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤d)还包括模拟所述患者的运动和位置。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤d)还包括模拟将套管套环定位在患者皮肤上，当所述套管处于所述气管中的最终位置时，所述套环将停留在所述气管外部。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤c)中，使用标志在所述套管中自动创建定制窗。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤c)中，使用标志来自动创建套管的定制气囊。7.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤d)还包括模拟对气囊充气。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤c)还包括根据在步骤b)作为标志获得的气管的中轴线生成所述套管的形状。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤c)中，所述套管的尺寸和/或形状和/或材料根据在先前迭代中估计的标志和冲突度量或基于默认值来确定。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述冲突度量估计基于套管的表面与气管的表面之间的相互穿透距离的几何计算。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述套管的表面和所述气管的表面应该是刚性的。12.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述冲突度量估计基于使用气管和套管二者的有限元模型的行为的生物力学模型。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述气管的生物力学模型假设是刚性实体或可变形的实体。14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述气管的生物力学模型假设所述实体具有均匀且简化的各向同性流变学，或者所述气管组织的非均匀性和/或各向异性。15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述生物力学模型假设邻近所述气管的解剖结构。16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其中，所述生物力学模型提供对所述套管与所述气管之间的接触力的大小、方向和位置的数值估计。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述接触力借助于顶板来估计，所述顶板将这些力与2d轮廓或3d表面之间的相互穿透的几何测量值相关联。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤b)中，所述解剖标志集包括从患者获取的图像获得的形态学数据和从现有气管的统计图谱获得的或从机器学习技术推断的补充预定数据。19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤d)中，不确定性分析被应用于用户的理想插入运动和/或解剖标志的位置。20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤f)中的改变是通过从现有套管库中选择套管或者通过自动生成套管的数值表示来迭代步骤c)，所述套管的数值表示根据在先前迭代中相对于预定冲突标准估计的冲突度量来修改。21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括生成用于在3d打印机中生产套管的数据的步骤。22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括通过3d打印生产套管的步骤。23.一种设计用于患者的套管的系统，所述系统包括：
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成像设备，其用于通过静态和/或动态医学成像方法在患者的至少一个位置采集形态学测量值，
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处理单元，其被配置为实施根据权利要求1所述的方法，以及
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3d打印机，其用于生产套管。24.一种用计算机可执行指令编码的非暂时性计算机可读存储介质，所述计算机可执行指令在被执行时，执行根据权利要求1所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种设计用于患者的套管的方法，其中，处理单元被配置为实现以下步骤：a)生成患者的气管的至少一个位置的2D或3D数值表示，b)识别一组解剖标志，c)至少基于所述标志考虑套管的2D或3D数值表示，d)数值模拟套管全部或部分插入气管，e)估计插入期间套管与气管之间的至少一个相互冲突度量，f)当估计的冲突度量不满足预定冲突标准时改变套管，并迭代前述步骤中的至少一个，直到找到所述估计的冲突度量满足预定冲突标准的套管。度量满足预定冲突标准的套管。度量满足预定冲突标准的套管。


技术研发人员：珍
受保护的技术使用者：凡尔赛大学
技术研发日：2020.03.26
技术公布日：2022/1/4