个性化二尖瓣有限元建模与仿真方法、系统及设备

文档序号:25526276发布日期:2021-06-18 20:16阅读:来源:国知局

技术特征:

1.个性化二尖瓣有限元建模与仿真方法,应用于集成了二尖瓣有限元建模与仿真系统的嵌入式设备,其特征在于,所述方法包括:

采集二尖瓣三维超声心动图像数据,将二尖瓣超声心动图像数据导入医学影像三维可视化软件中;

基于超声心动图像,获得二尖瓣三维曲面;

根据超声心动图像确定乳头肌位置;

进行有限元前处理,得到二尖瓣有限元模型;

进行有限元计算,输出位移应力云图。

2.根据权利要求1所述的个性化二尖瓣有限元建模与仿真方法,其特征在于,所述基于超声心动图像,获得二尖瓣三维曲面,包括:

采用样条曲线对超声心动图像中的切片图像中的瓣叶轮廓中心线进行拟合,采用样条曲面对所述样条曲线进行拟合,生成二尖瓣三维曲面,所述二尖瓣三维曲面包含前瓣叶、后瓣叶以及瓣环。

3.根据权利要求2所述的个性化二尖瓣有限元建模与仿真方法,其特征在于,对所述样条曲线进行拟合中:根据二尖瓣的医学解剖结构,在超声心动图像切片中,选取二尖瓣瓣环处与二尖瓣瓣叶末端处依次作为样条曲线的起点与终点。

4.根据权利要求1所述的个性化二尖瓣有限元建模与仿真方法,其特征在于,所述根据超声心动图像确立乳头肌位置,包括:在超声心动图像中,采用标记点对起源于左心室自由壁下的心室肌肉的延伸位置进行标记,对所有标记点的空间坐标值取平均值作为乳头肌位置。

5.根据权利要求1所述的个性化二尖瓣有限元建模与仿真方法,其特征在于,所述进行有限元前处理,得到二尖瓣有限元模型,包括:

选取壳单元对所述二尖瓣三维曲面进行网格划分;

设置材料属性参数;

选取梁单元,连接乳头肌位置与二尖瓣瓣叶末端,并设置梁单元相应的材料属性参数,生成腱索;

加载载荷,设置位移约束条件以及接触属性。

6.根据权利要求1所述的个性化二尖瓣有限元建模与仿真方法,其特征在于,所述有限元计算中,采用显示动力学算法进行有限元计算。

7.根据权利要求1所述的个性化二尖瓣有限元建模与仿真方法,其特征在于,所述加载载荷方式为:选取均布压力类型载荷,选取心房心室压差曲线,以动态幅值载荷方式法向加载至二尖瓣瓣叶。

8.根据权利要求1-7任一所述的个性化二尖瓣有限元建模与仿真方法,其特征在于,所述约束条件为:约束乳头肌位置的旋转平移自由度,约束瓣环的平移自由度;所述接触属性为:设置二尖瓣瓣叶之间的通用接触,设置二尖瓣瓣叶与腱索之间的点面接触。

9.个性化二尖瓣有限元建模与仿真系统,其特征在于,用于实现权利要求1-8任一所述的方法,包括:

采集模块,所述采集模块用于采集二尖瓣三维超声心动图像数据;

重建模块,所述重建模块用于根据超声心动图像进行二尖瓣三维曲面重建以及确立乳头肌位置;

前处理模块,所述前处理模块用于有限元前处理,得到二尖瓣有限元模型;

计算模块,所述计算模块用于有限元分析计算。

10.一种嵌入式设备,其特征在于,包括:

存储器,用于存储计算机程序;

处理器,用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8任一所述的个性化二尖瓣有限元建模与仿真方法的步骤。


技术总结
本发明公开的个性化二尖瓣有限元建模与仿真方法,包括以下步骤:采集二尖瓣三维超声心动图像数据,将二尖瓣超声心动图像数据导入医学影像三维可视化软件中;基于超声心动图像,获得二尖瓣三维曲面;根据超声心动图像确定乳头肌位置;进行有限元前处理,得到二尖瓣有限元模型;进行有限元计算,输出位移应力云图。还提供了相应的系统和设备。本发明的基于超声心动图像的个性化二尖瓣有限元建模与仿真方法,在建立个性化二尖瓣几何模型的基础上进行有限元分析,仿真结果能够为医师提供与真实二尖瓣高度相似的运动状态以及二尖瓣运动时的应力分布状态。

技术研发人员:姚凤娟;谢龙汉;陈锦辉;姚尖平;赖立炫;何高伟
受保护的技术使用者:华南理工大学
技术研发日:2021.03.30
技术公布日:2021.06.18
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