阅读说明：本技术 一种经导管主动脉瓣置换术中造影建议投射角度的计算方法 (Method for calculating contrast suggested projection angle in transcatheter aortic valve replacement ) 是由 曾智敏 张海波 马琛明 方桧铭 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种经导管主动脉瓣置换术中造影建议投射角度的计算方法,包括步骤：获取主动脉瓣的三维医学图像数据；提取主动脉瓣三个窦的窦底坐标；识别三个窦的窦底名称,分别为左冠窦窦底、右冠窦窦底及无冠窦窦底,分别标记三个窦底坐标；在三个窦的窦底位于第一特定位置的第一模式下自动计算左/右前斜角度和头/足位角度θ-(1)；在三个窦的窦底位于第二特定位置的第二模式下自动计算左/右前斜角度和头/足位角度θ-(2)。该方法提高了确定建议投射角度的准确度,缩短了术中调整时间,有利于提高TAVR手术的效率和改善术后效果。(The invention discloses a method for calculating a contrast suggested projection angle in a transcatheter aortic valve replacement, which comprises the following steps: acquiring three-dimensional medical image data of an aortic valve; extracting the sinus bottom coordinates of three sinuses of the aortic valve; identifying the sinus floor names of the three sinuses, namely the sinus floor of the left coronary sinus, the sinus floor of the right coronary sinus and the sinus floor of the coronary sinus, and marking the coordinates of the three sinus floors respectively; automatically calculating left/right anterior oblique angles in a first mode in which the sinus floor of three sinuses is located at a first specific position And head/foot position angle theta 1 (ii) a Automatically calculating left/right anterior oblique angles in a second mode in which the sinus floor of three sinuses is located at a second specific position And head/foot position angle theta 2 . The method improves accuracy of determining the proposed projection angle, and shortens intraoperative adjustmentIn addition, the efficiency of TAVR operation is improved and the effect after the operation is improved.)

一种经导管主动脉瓣置换术中造影建议投射角度的计算方法

技术领域

本发明属于医学图像处理技术领域，具体涉及一种经导管主动脉瓣置换术中造影建议投射角度的计算方法。

背景技术

经导管主动脉瓣置换术(Transcatheter Aortic Valve Replacement,TAVR)是一种微创瓣膜置换手术，是通过介入导管技术，将人工心脏瓣膜输送至主动脉瓣位置，从而完成人工瓣膜植入，恢复瓣膜功能。

在导管主动脉瓣置换术中，合适的植入位置和深度可以减少并发症，如传导阻滞、瓣周漏、栓塞、瓣膜返流和冠脉栓塞等。

为了在合适的位置和深度植入主动脉瓣，在术中需要通过血管造影进行定位。而为了准确定位，C型臂采用合适的成角显得至关重要。目前通常情况下，瓣膜的定位由介入医生借助3D医学图像软件通过复杂的手动交互来确定C型臂成角。这既要求医生的有较高的软件操作经验，并且需要花费不少时间，同时手动交互也很难保证其精确度。因此需要一种能够自动计算投射角度的方法，医生仅需根据已算出的角度直接调节C型臂即可，不仅大大减少术中操作的时间，还能够确保投射角的精度，保证造影效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种经导管主动脉瓣置换术中造影建议投射角度的计算方法，包括：

步骤1：获取主动脉瓣的三维医学图像数据；

步骤2：提取主动脉瓣三个窦的窦底坐标；

步骤3：识别三个窦的窦底名称，分别为左冠窦窦底、右冠窦窦底及无冠窦窦底，将所述窦底的坐标表示为：左冠窦窦底坐标LCC_(x，y，z)，右冠窦窦底坐标RCC_(x，y，z)，无冠窦窦底坐标NCC_(x，y，z)；

步骤4：所述三个窦底组成虚拟瓣环平面，选取一垂直于所述虚拟瓣环平面的投影平面，所述三个窦底在该投影平面上的投影呈直线分布，且所述右冠窦窦底位于所述左冠窦窦底及所述无冠窦窦底连线的中间位置，在空间位置上，所述右冠窦窦底位于所述左冠窦窦底及所述无冠窦窦底的前方，将该模式设为第一模式，在该模式下，自动计算左/右前斜角度和头/足位角度θ₁；

步骤5：选取一垂直于所述虚拟瓣环平面的投影平面，所述右冠窦窦底与左冠窦窦底在该投影平面上的投影重合，在空间位置上，所述右冠窦窦底位于所述左冠窦窦底的前方，将该模式设为第二模式，在该模式下，自动计算左/右前斜角度和头/足位角度θ₂。

进一步地，所述三维医学图像数据可为任意包含人体主动脉瓣信息的医学图像数据。

进一步地，所述提取主动脉瓣窦底坐标可通过自动提取算法获取，或者通过手动选取。

进一步地，所述识别三个窦底名称，可通过自动识别算法识别也可通过手动标记地方法进行识别。

进一步地，所述步骤4中，计算左/右前斜角度和头/足位角度θ₁的方法为：

a.获取左冠窦窦底和无冠窦窦底连线的中点坐标MCC_(x，y，z)；

b.获取投影向量ProDirection；

ProDirection＝RCC-MCC

ProDirection_x＝RCC_x-MCC_x

ProDirection_y＝RCC_y-MCC_y

ProDirection_z＝RCC_z-MCC_z

c.计算建议投影角度之左/右前斜角度

即：

当时，为右前斜，当时，为左前斜；

d.计算建议投影角度之头/足位角度θ₁

θ₁＝arctan2(ProDirection_z，ProDirection_y)

即：

当θ₁＞0时，为头位，当θ₁＜0时，为足位。

进一步地，所述步骤5中，计算左/右前斜角度和头/足位角度θ₂的方法为：

a.获取投影向量ProDirection；

ProDirection＝RCC-LCC

ProDirection_x＝RCC_x-LCC_x

ProDirection_y＝RCC_y-LCC_y

ProDirection_z＝RCC_z-LCC_z

b.计算建议投影角度之左/右前斜角度

即：

当时，为右前斜，当时，为左前斜；

c.计算建议投影角度之头/足位角度θ₂；

θ₂＝arctan2(ProDirection_z，ProDirection_y)

即：θ₂＝arctan2(RCC_z-LCC_z，RCC_y-LCC_Y)

当θ₂＞0时，为头位，当θ₂＜0时，为足位。

本发明的技术效果：

应用本发明的技术方案可有效降低医生的操作难度，缩短手术时间，并能提高投射角度的精准度，提高造影效果，从而帮助医生更好地开展经导管主动脉瓣置换术。

附图说明

图1本发明的经导管主动脉瓣置换术中造影建议投射角度的计算方法流程示意图；

图2本发明的经导管主动脉瓣置换术中造影建议投射角度的计算方法的步骤4中，第一模式下的影像示意图；

图3本发明的经导管主动脉瓣置换术中造影建议投射角度的计算方法的步骤5中，第二模式下的影像示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。此外，应理解，在阅读了本发明所公开的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的保护范围之内。

如图1所示，本发明的经导管主动脉瓣置换术中造影建议投射角度的计算方法包括以下5个步骤：

步骤1：获取主动脉瓣的三维医学图像数据。具体来说，上述三维医学图像数据应包含人体主动脉瓣信息，可为任意医学图像数据类型，例如CT/MRI/US等模态。

步骤2：提取主动脉瓣三个窦的窦底坐标。具体来说，上述提取主动脉瓣三个窦的窦底坐标的方法可为自动提取算法获取，或者通过手动选取。自动提取算法可为机器学习方法，也可为分水岭算法等传统图像处理算法，手动提取方法可通过三维图像浏览工具，利用多平面重建(MPR)功能，通过手动选择提取三个窦的窦底坐标。

步骤3：识别三个窦的窦底名称。三个窦分别为左冠窦(LCC)、右冠窦(RCC)和无冠窦(NCC)。具体来说，上述识别三个窦的窦底名称的方法可为可通过自动识别算法识别也可通过手动标记地方法进行识别，自动识别算法可为机器学习方法，可为根据主动脉瓣结构特征通过传统图像处理方法实现，也可通过手动标记的方法进行识别。将窦底坐标表示为：左冠窦窦底坐标LCC_(x，y，z)，右冠窦窦底坐标RCC_(x，y，z)，无冠窦窦底坐标NCC_(x，y，z)。

步骤4：三个窦底组成虚拟瓣环平面，选取一垂直于该虚拟瓣环平面的投影平面，三个窦底在该投影平面上的投影呈直线分布，关于上述投影，右冠窦窦底(RCC)位于左冠窦窦底(LCC)及无冠窦窦底(NCC)连线的中间位置，在空间位置上，右冠窦窦底(RCC)位于左冠窦窦底(LCC)及所述无冠窦窦底(NCC)的前方，即右冠窦窦底(RCC)相对于其他两个窦底更靠近观察者一侧，如图2所示，将该模式设为第一模式，在该模式下，自动计算左/右前斜角度如头/足位角度θ₁的方法为：

a.获取左冠窦窦底和无冠窦窦底连线的中点坐标MCC_(x，y，z)；

b.获取投影向量ProDirection；

ProDirection＝RCC-MCC

ProDirection_x＝RCC_x-MCC_x

ProDirection_y＝RCC_y-MCC_y

Prodirection_z＝RCC_z-MCC_z

c.计算建议投影角度之左/右前斜角度

即：

当时，为右前斜，当时，为左前斜；

d.计算建议投影角度之头/足位角度θ₁

θ₁＝arctan2(ProDirection_z，ProDirection_y)

即：

当θ₁＞0时，为头位，当θ₁＜0时，为足位。

步骤5：选取一垂直于所述虚拟瓣环平面的投影平面，右冠窦窦底(RCC)与左冠窦窦底(LCC)在该投影平面上的投影重合，在空间位置上，右冠窦窦底(RCC)位于左冠窦窦底(LCC)的前方，即右冠窦窦底(RCC)比左冠窦窦底(LCC)更靠近观察者一侧，如图3所示，将该模式设为第二模式，在该模式下，自动计算左/右前斜角度和头/足位角度θ₂的方法为：

a.获取投影向量ProDirection；

ProDirection＝RCC-LCC

ProDirection_x＝RCC_x-LCC_x

ProDirection_y＝RCC_y--LCC_y

Prodirection_z＝RCC_z-LCC_z

b.计算建议投影角度之左/右前斜角度

即：

当时，为右前斜，当时，为左前斜；

c.计算建议投影角度之头/足位角度θ₂；

θ₂＝arctan2(ProDirection_z，ProDirection_y)

即：θ₂＝arctan2(RCC_z-LCC_z，RCC_y-LCC_y)

当θ₂＞0时，为头位，当θ₂＜0时，为足位。

以上对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。