由计算机实施的介入耗材的模拟方法及相关产品与流程

本披露一般涉及医学影像及计算机技术。更具体地，本披露涉及一种由计算机实施的介入耗材的模拟方法，以及执行前述模拟方法的电子设备和计算机可读存储介质。

背景技术：

1、随着医疗技术的进步，可以通过医学影像量化分析确定颅内病灶的相关数据，并且可以将颅内病灶的颅脑数据用于术前器械、设备的准备和术中进程规划中，以有效提高手术质量、缩短手术时长以及降低术中潜在风险。

2、其中，血管介入手术已经成为临床上治疗动脉瘤和血管闭塞等血管类疾病的主流手术方式，相比传统的开颅手术病人的预后更好，并发症更少。然而，介入手术中会用到各式各样的耗材(如微导管、弹簧圈、密网支架、woven endobridge装置(简称web)等)，不同经验的医生对耗材选型以及手术释放后端效果评估参差不齐。耗材选择的类型和尺寸如果不合适，会延长手术时间以及增加预后不良的风险，使病患承担不必要的额外经济负担，甚至会导致手术失败。因此，如何通过对介入耗材进行术前模拟与选型以便其适用于不同的神经介入手术，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本披露在多个方面中提出了能够快速精准模拟介入耗材的由计算机实施的介入耗材的模拟方案。

2、在第一方面中，本披露提供一种由计算机实施的介入耗材的模拟方法，包括：获取介入对象的重建模型；基于所述重建模型确定待建模的介入耗材；基于离散型弹性绳模拟技术对所述介入耗材进行建模处理，以得到所述介入耗材的离散型弹性绳模型；以及响应于所述介入耗材的离散型弹性绳模型被置入所述重建模型中，对所述介入耗材的离散型弹性绳模型在所述重建模型中的释放效果进行模拟。

3、在一些实施例中，获取介入对象的重建模型包括：获取所述介入对象的医学影像；以及基于所述医学影像对所述介入对象进行还原重建，以得到所述重建模型。

4、在一些实施例中，基于所述重建模型确定待建模的介入耗材包括：根据所述重建模型确定所述介入对象的测量参数；以及依据所述介入对象的测量参数筛选出所述待建模的介入耗材。

5、在一些实施例中，基于离散型弹性绳模拟技术对所述介入耗材进行建模处理包括：获取所述介入耗材的模拟参数；以及根据所述模拟参数结合所述离散型弹性绳模拟技术，对所述介入耗材进行建模处理，以输出所述介入耗材的离散型弹性绳模型。

6、在一些实施例中，其中所述介入耗材包括绳状或编制状耗材，对所述介入耗材进行建模处理包括：基于所述模拟参数确定所述绳状或编制状耗材中每根弹性绳或编织丝的几何形态；以及利用所述离散型弹性绳模拟技术针对每根弹性绳或编织丝的几何形态进行建模，以得到所述绳状或编制状耗材的离散型弹性绳模型。

7、在一些实施例中，基于所述模拟参数确定所述绳状或编制状耗材中每根弹性绳或编织丝的几何形态包括：基于所述模拟参数确定所述绳状或编制状耗材中每根弹性绳或编织丝的节点及节点之间的连接关系。

8、在一些实施例中，利用所述离散型弹性绳模拟技术针对每根弹性绳或编织丝的几何形态进行建模包括：利用所述离散型弹性绳模拟技术针对每根弹性绳或编织丝的节点及节点之间的连接关系进行建模，以得到所述绳状或编制状耗材自由形态和/或压缩形态下的离散型弹性绳模型。

9、在一些实施例中，所述方法还包括：获取所述介入耗材在所述重建模型中的置入标记点；基于所述置入标记点确定所述介入耗材在所述重建模型中的目标置入位置和姿态；以及根据所述目标置入位置将所述介入耗材的离散型弹性绳模型置入所述重建模型中。

10、在一些实施例中，其中所述置入标记点包括远端点和近端点，基于所述置入标记点确定所述介入耗材在所述重建模型中的目标置入位置包括：获取所述介入耗材的离散型弹性绳模型的初始位置；基于所述远端点和所述近端点确定所述介入耗材的离散型弹性绳模型的轴向方向；利用所述轴向方向和随机单位向量确定不同维度下的位置信息；以及利用所述轴向方向、所述不同维度下的位置信息以及所述初始位置，确定所述目标置入位置。

11、在一些实施例中，对所述介入耗材的离散型弹性绳模型在所述重建模型中的释放效果进行模拟包括：对所述介入耗材的离散型弹性绳模型在所述重建模型中的运动过程、所述介入耗材的离散型弹性绳模型中弹性绳之间的相互作用以及与所述重建模型接触面的接触情况进行计算，以实现对释放效果的模拟。

12、在一些实施例中，所述方法包括：在计算弹性绳之间的相互作用过程中，将所述介入耗材的离散型弹性绳模型所在空间的最大包围盒栅格化为目标立体网格；保存所述介入耗材的离散型弹性绳模型的所有节点在所述目标立体网格中的密度场和速度场；以及在模拟的每个时间步长中，遍历所述介入耗材的离散型弹性绳模型中所有节点的位置和速度，以对所保存的密度场和速度场进行更新。

13、在一些实施例中，其中与所述重建模型接触面的接触情况的计算包括碰撞检测计算，所述方法还包括：计算所述介入耗材的离散型弹性绳模型的有向距离场；在模拟的每个时间步长中，计算所述介入耗材的离散型弹性绳模型中每个节点对应的距离场的值；响应于存在小于阈值的距离场的值，计算碰撞的位置；以及利用对碰撞的位置的计算结果对节点的位置和速度进行校正。

14、在一些实施例中，所述方法还包括：在所述碰撞检测过程中，基于所述密度场和速度场计算每个节点受到的摩擦力和反作用力。

15、在一些实施例中，通过以下公式计算每个节点受到的摩擦力和反作用力：

16、

17、

18、其中，表示x节点的速度，λ表示静摩擦系数，γ表示反作用力系数，v(x)表示速度场在x节点位置的值，d(x)表示密度场在x节点处的值，表示在x节点位置处的压力梯度。

19、在本披露实施方式的第二方面中，提供了一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，其存储有由计算机实施的介入耗材的模拟的计算机指令，当所述计算机指令由所述处理器运行时，使得所述电子设备执行根据前文以及下文多个实施例所述的方法。

20、在本披露实施方式的第三方面中，提供了一种计算机可读存储介质，包含有由计算机实施的介入耗材的模拟的程序指令，当所述程序指令由处理器执行时，使得实现根据前文以及下文多个实施例所述的方法。

21、通过如上所提供的由计算机实施的介入耗材的模拟方案，本披露实施例可以利用离散型弹性绳模拟技术来对介入耗材进行建模，并对所构建出的模型在介入对象的重建模型中的释放效果进行模拟。可以看出，本披露的方案在对介入耗材进行模拟过程中，引入离散型弹性绳模拟技术以对介入耗材进行快速建模，以及利用所构建的模型进行释放效果的精准模拟，使得整个模拟过程可以兼顾准确性和速度。

技术特征：

1.一种由计算机实施的介入耗材的模拟方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，获取介入对象的重建模型包括：

3.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，基于所述重建模型确定待建模的介入耗材包括：

4.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，基于离散型弹性绳模拟技术对所述介入耗材进行建模处理包括：

5.根据权利要求4所述的模拟方法，其特征在于，其中所述介入耗材包括绳状或编制状耗材，对所述介入耗材进行建模处理包括：

6.根据权利要求4所述的模拟方法，其特征在于，基于所述模拟参数确定所述绳状或编制状耗材中每根弹性绳或编织丝的几何形态包括：

7.根据权利要求6所述的模拟方法，其特征在于，利用所述离散型弹性绳模拟技术针对每根弹性绳或编织丝的几何形态进行建模包括：

8.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求8所述的模拟方法，其特征在于，其中所述置入标记点包括远端点和近端点，基于所述置入标记点确定所述介入耗材在所述重建模型中的目标置入位置包括：

10.根据权利要求1～9中任一项所述的模拟方法，其特征在于，对所述介入耗材的离散型弹性绳模型在所述重建模型中的释放效果进行模拟包括：

11.根据权利要求10所述的模拟方法，其特征在于，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的模拟方法，其特征在于，其中与所述重建模型接触面的接触情况的计算包括碰撞检测计算，所述方法还包括：

13.根据权利要求12所述的模拟方法，其特征在于，所述方法还包括：

14.根据权利要求13所述的模拟方法，其特征在于，通过以下公式计算每个节点受到的摩擦力和反作用力：

15.一种电子设备，其特征在于，包括：

16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包含有由计算机实施的介入耗材的模拟的程序指令，当所述程序指令由处理器执行时，使得实现根据权利要求1-14的任意一项所述的方法。

技术总结
本披露公开了一种由计算机实施的介入耗材的模拟方法及相关产品。该模拟方法包括：获取介入对象的重建模型；基于重建模型确定待建模的介入耗材；基于离散型弹性绳模拟技术对介入耗材进行建模处理，以得到介入耗材的离散型弹性绳模型；以及响应于介入耗材的离散型弹性绳模型被置入所述重建模型中，对介入耗材的离散型弹性绳模型在重建模型中的释放效果进行模拟。通过本披露的技术方案，在对介入耗材进行模拟过程中，创造性地利用离散型弹性绳模拟技术来实现介入耗材的建模和释放效果的模拟，以借助离散型弹性绳模型准确度高以及速度快的优势，确保整个介入耗材的模拟可以兼顾准确性和速度。

技术研发人员：宋凌,王文智,秦岚,杨光明,印胤
受保护的技术使用者：强联智创（北京）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15