用于介入手术规划的计算模拟平台

技术特征：
1.一种用于介入手术规划的计算模拟平台，其包括：计算机实现的方法，所述计算机实现的方法包括：基于侵入性或非侵入性成像，生成血管管腔和所述血管管腔的表面的三维(3d)重建；生成经3d重建的血管管腔和所述血管管腔的表面的网格；向经3d重建的所述血管管腔的表面分配材料特性；导入支架和球囊的设计和材料特性；生成支架和球囊的网格；将所述网格化的支架和球囊定位在经3d重建的血管管腔和所述血管管腔的表面的所述网格内；利用经3d重建的血管管腔和所述血管管腔的表面的所述网格执行球囊扩张前、支架置入和球囊扩张后计算模拟；以及基于所述计算模拟，评估支架和血管形态测量学和生物力学指标。2.如权利要求1所述的计算模拟平台，其中所述侵入性或非侵入性成像包括以下中的至少一者：冠状动脉造影、血管内超声、光学相干断层扫描或计算机断层扫描血管造影。3.如权利要求1所述的计算模拟平台，其中所述支架和球囊的所述设计和材料特性是基于侵入性或非侵入性成像导入的。4.如权利要求1所述的计算模拟平台，其中所述支架和球囊的所述设计和材料特性是从包括制造商提供的数据的一个或多个数据库导入的。5.如权利要求1所述的计算模拟平台，其中处于其卷曲状态的所述网格化的支架和球囊通过计算定位在经3d重建的血管管腔和所述血管管腔的表面的所述网格中并弯曲。6.如权利要求1所述的计算模拟平台，其中所述球囊扩张前、支架置入和球囊扩张后计算是使用有限元分析通过计算模拟的。7.如权利要求1所述的计算模拟平台，其中所述材料特性是基于侵入性或非侵入性成像向经3d重建的所述血管管腔的表面分配的。8.如权利要求7所述的计算模拟平台，其中所述基于侵入性或非侵入性成像向经3d重建的所述血管管腔的表面分配所述材料特性包括：基于侵入性或非侵入性成像，确定壁或斑块厚度、管腔面积、斑块偏心率和斑块成分。9.如权利要求8所述的计算模拟平台，其中所述基于侵入性或非侵入性成像向经3d重建的斑块分配所述材料特性还包括：将所述血管管腔划分成斑块材料的连续区；以及分配范围为从纯钙斑块材料到纯脂质斑块材料的四分之一数。10.如权利要求9所述的计算模拟平台，其中所述计算机实现的方法还包括：基于向经3d重建的斑块分配的所述材料特性，分配斑块塑性。11.一种用于介入手术的模拟和规划的系统，其包括：一个或多个医学成像设备；一个或多个计算机系统，所述一个或多个计算机系统通信地耦接到所述一个或多个医学成像设备，所述一个或多个计算机系统被配置为：基于从所述一个或多个医学成像设备接收的侵入性或非侵入性成像数据，生成血管管腔和所述血管管腔的表面的三维(3d)重建；
生成经3d重建的血管管腔和所述血管管腔的表面的网格；向经3d重建的所述血管管腔的表面分配材料特性；导入支架和球囊的设计和材料特性；生成支架和球囊的网格；将所述网格化的支架和球囊定位在经3d重建的血管管腔和所述血管管腔的表面的所述网格内；利用经3d重建的血管管腔和所述血管管腔的表面的所述网格执行球囊扩张前、支架置入和球囊扩张后计算模拟；并且基于所述计算模拟，评估支架和血管形态测量学和生物力学指标。12.如权利要求11所述的系统，其中所述侵入性或非侵入性成像数据包括以下中的至少一者：冠状动脉造影数据、血管内超声数据、光学相干断层扫描数据或计算机断层扫描血管造影数据。13.如权利要求11所述的系统，其中所述支架和球囊的所述设计和材料特性是基于从所述一个或多个医学成像设备接收的侵入性或非侵入性成像数据导入的。14.如权利要求11所述的系统，其中所述支架和球囊的所述设计和材料特性是从包括制造商提供的数据的一个或多个数据库导入的。15.如权利要求11所述的系统，其中处于其卷曲状态的所述网格化的支架和球囊通过计算定位在经3d重建的血管管腔和所述血管管腔的表面的所述网格中并弯曲。16.如权利要求11所述的系统，其中所述球囊扩张前、支架置入和球囊扩张后计算是使用有限元分析通过计算模拟的。17.如权利要求11所述的系统，其中所述材料特性是基于从所述一个或多个医学成像设备接收的侵入性或非侵入性成像数据向经3d重建的所述血管管腔的表面分配的。18.如权利要求17所述的系统，其中所述基于侵入性或非侵入性成像数据向经3d重建的所述血管管腔的表面分配所述材料特性包括：基于侵入性或非侵入性成像数据，确定壁或斑块厚度、管腔面积、斑块偏心率和斑块成分；将所述血管管腔划分成斑块材料的连续区；以及分配范围为从纯钙斑块材料到纯脂质斑块材料的四分之一数。19.如权利要求18所述的系统，其中所述一个或多个计算机系统进一步被配置为：基于向经3d重建的斑块分配的所述材料特性，分配斑块塑性。20.一种用于介入手术规划的计算模拟平台，其包括：计算机实现的方法，所述计算机实现的方法包括：基于侵入性或非侵入性成像，生成血管管腔和所述血管管腔的表面的三维(3d)重建；向经3d重建的所述血管管腔的表面分配材料特性；导入支架和球囊的设计和材料特性；生成支架和球囊的网格；将所述网格化的支架和球囊定位在经3d重建的血管管腔和所述血管管腔的表面内；利用经3d重建的血管管腔和所述血管管腔的表面执行球囊扩张前、支架置入和球囊扩张后计算模拟；以及
基于所述计算模拟，评估支架和血管形态测量学和生物力学指标。

技术总结
根据本公开的实施方案，一种计算模拟平台包括计算机实现的方法，所述计算机实现的方法包括：基于侵入性或非侵入性成像，生成血管管腔和所述血管管腔的表面的三维(3D)重建；生成经3D重建的血管管腔和所述血管管腔的表面的网格；向经3D重建的所述血管管腔的表面分配材料特性；导入支架和球囊的设计和材料特性；生成支架和球囊的网格；将网格化的支架和球囊定位在经3D重建的血管管腔和所述血管管腔的表面的所述网格内；利用经3D重建的血管管腔和所述血管管腔的表面的所述网格执行球囊扩张前、支架置入和球囊扩张后计算模拟；以及基于所述计算模拟，评估支架和血管形态测量学和生物力学指标。学指标。学指标。


技术研发人员：I
受保护的技术使用者：内布拉斯加大学董事会
技术研发日：2020.10.26
技术公布日：2022/7/13