具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。此外，在本文中，诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

常规的CT心脏扫描序列仅仅是扫描心脏部位沿CT系统Z轴方向(人体头到脚的方向)约16厘米的范围，该图像范围内仅包含下至心尖、上至部分升主动脉的图像。然而，该图像并不包含冠脉旁路移植手术相关的所有血管，因此，基于该图像无法进行冠脉旁路移植仿真。针对这一问题，请参阅图2A，本发明的一实施例中提供一种冠脉旁路移植仿真系统1，所述冠脉旁路移植仿真系统1包括医学图像获取模块11、第一血管模型获取模块12、第二血管模型获取模块13和冠脉旁路移植仿真模块14。

所述医学图像获取模块11用于获取患者心脏部位的医学图像，所述医学图像例如为CT图像。

所述第一血管模型获取模块12与所述医学图像获取模块11相连，用于根据所述医学图像获取第一血管模型，所述第一血管模型包括患者的冠状动脉。

可选地，所述第一血管模型可以仅包含完整的冠状动脉(左冠状动脉和右冠状动脉)，也可以包含完整的冠状动脉以及与冠状动脉相连接的一部分主动脉，所述第一血管模型例如图2B所示。

可选地，所述第一血管模型获取模块12可以采用U-Net、V-Net等基于神经网络模型的分割网络对所述医学图像进行分割以获取所述第一血管模型。

可选地，所述第一血管模型获取模块12也可以根据血管灰度范围从所述医学图像中获取所述第一血管模型。具体地，所述第一血管模型获取模块12可以从所述医学图像中获取灰度值位于所述血管灰度范围内的所有像素点作为血管像素点，并根据所有血管像素点获取所述第一血管模型。其中，所述血管灰度范围可以根据实际需求或者经验设置。

所述第二血管模型获取模块13与所述第一血管模型获取模块12相连，用于根据所述第一血管模型获取第二血管模型，所述第二血管模型包含与目标手术相关的血管，所述目标手术是指基于乳内动脉的冠脉旁路移植手术，所述第二血管模型包含与基于乳内动脉的冠脉旁路移植手术相关的血管。例如，所述第二血管模型可以包含冠状动脉、升主动脉、主动脉弓、锁骨下动脉和乳内动脉，其中，所述第二血管模型包含的乳内动脉例如为左乳内动脉和/或右乳内动脉。

所述冠脉旁路移植仿真模块14与所述第二血管模型获取模块13相连，用于根据所述第二血管模型进行冠脉旁路移植仿真，仿真得到的结果可以辅助医务人员实施所述基于乳内动脉的冠脉旁路移植手术。

根据以上描述可知，本实施例所述冠脉旁路移植仿真系统1能够根据患者心脏部位的医学图像获取第一血管模型，并能够根据第一血管模型获取第二血管模型，其中，所述第二血管模型包含与基于乳内动脉的冠脉旁路移植手术相关的血管。因此，基于所述第二血管模型即可进行冠脉旁路移植仿真。

请参阅图3，于本发明的一实施例中，所述第二血管模型获取模块13包括缺失血管模型获取单元131和第二血管模型获取单元132。

所述缺失血管模型获取单元131用于获取缺失血管模型，其中，所述缺失血管模型包括除所述第一血管模型之外的、与基于乳内动脉的冠脉旁路移植手术相关的血管，所述缺失血管模型和所述第一血管模型能够合并成所述第二血管模型。

可选地，所述缺失血管模型包括所述医学图像中没有成像的升主动脉、主动脉弓、锁骨下动脉以及乳内动脉。

所述第二血管模型获取单元132与所述缺失血管模型获取单元131相连，用于将所述缺失血管模型合并至所述第一血管模型以得到所述第二血管模型。

可选地，当所述第一血管模型仅包含完整的冠状动脉时，所述缺失血管模型包含主动脉，所述第二血管模型获取单元132根据解剖学先验知识即可将所述冠状动脉拼接至所述主动脉上以实现所述合并。

可选地，当所述第一血管模型包含完整的冠状动脉与部分主动脉时，所述缺失血管模型包含部分或全部的主动脉，所述第二血管模型获取单元132根据所述第一血管模型中主动脉的直径以及所述缺失血管模型中主动脉的直径即可将两部分主动脉合并。

于本发明的一实施例中，所述缺失血管模型获取单元131获取标准血管模型中的相应血管作为所述缺失血管模型。其中，所述标准血管模型包含标准的缺失血管模型，实际应用中可以通过对多名患者的相应血管模型进行配准来得到所述标准血管模型，也可以根据本领域教材、工具书等获取所述标准血管模型。例如，当所述缺失血管模型包括升主动脉、主动脉弓、锁骨下动脉以及乳内动脉时，所述标准血管模型包括标准的升主动脉、主动脉弓、锁骨下动脉以及乳内动脉。

本实施例中，所述缺失血管模型获取单元131只需将所述标准血管模型中的相应血管作为所述缺失血管模型拼接至所述第一血管模型即可获取所述第二血管模型，此种方式实现简单且运算量低。

于本发明的一实施例中，所述缺失血管模型获取单元131根据所述医学图像对所述标准血管模型中的相应血管进行调整以获取所述缺失血管模型。具体地，所述缺失血管模型获取单元131根据所述医学图像获取患者心脏以及血管的尺寸参数，并根据所述尺寸参数对所述标准血管模型中相应血管的尺寸进行调整以获取所述缺失血管模型。通过此种方式获取的缺失血管模型更加接近患者的实际血管。

于本发明的一实施例中，所述缺失血管模型获取单元131利用一生成对抗网络模型对所述医学图像进行处理，以获取所述缺失血管模型。

其中，所述生成对抗网络模型的训练方法包括：获取多个患者的医学图像及其对应的缺失血管模型作为训练数据，并利用所述训练数据对所述生成对抗网络模型进行训练，其中，所述训练数据中的医学图像和缺失血管模型均为真实数据。

优选地，本实施例中所述生成对抗网络模型包括生成模型和判别模型，在训练时，所述生成模型根据所述训练数据中患者的医学影像生成训练缺血模型，并根据所述训练缺血模型与真实缺血模型之间的主动脉直径差异、乳内动脉长度差异等差异参数获取损失函数值，进而对其结构和参数进行调整。所述判别模型根据所述训练缺血模型的主动脉直径、乳内动脉长度等参数来判别所述训练缺血模型是否为真。

请参阅图4A，于本发明的一实施例中，所述冠脉旁路移植仿真模块14包括桥接点获取单元141和手术仿真单元143。

所述桥接点获取单元141与所述第二血管模型获取模块13相连，用于获取所述第二血管模型中冠状动脉狭窄位置远端的桥接点。

可选地，所述桥接点获取单元141可以根据接收到的桥接点选取指令从所述冠状动脉中选取所述桥接点，此时，用户可以通过交互界面输入所述桥接点选取指令。

可选地，所述桥接点获取单元141根据所述冠状动脉血管的狭窄位置获取所述桥接点。具体地，所述桥接点获取单元141根据所述第一血管模型或所述医学图像获取所述冠状动脉血管各点的血管腔直径，并根据所述血管腔直径与一直径阈值的关系获取所述冠状动脉血管中的狭窄位置，基于此，所述桥接点获取单元141可以选取所述狭窄位置远端附近的点作为所述桥接点。

所述手术仿真单元143与所述桥接点获取单元141相连，用于将所述第二血管模型中的乳内动脉虚拟桥接至所述桥接点，从而形成新的血管通路，所述新的血管通路例如包括：主动脉-锁骨下动脉-乳内动脉-冠状动脉狭窄位置远端，以此来实现虚拟冠脉旁路移植手术。其中，所述虚拟桥接是指通过仿真的方式实现所述乳内动脉与所述桥接点之间的血管连接。

实际应用中，所述缺失血管模型可能仅包含部分乳内动脉，此时，所述手术仿真单元143将所述部分乳内动脉虚拟桥接至所述桥接点即可形成所述新的血管通路。医务人员可以通过观察该新的血管通路的长度、直径、血液流速等信息来制定或调整手术方案。

可选地，请参阅图4B，所述冠脉旁路移植仿真模块14还可以包括截断点获取单元142，所述截断点获取单元142与所述第二血管模型获取模块13相连，用于获取所述乳内动脉的截断点。此时，所述手术仿真单元143还与所述截断点获取单元142相连，用于在所述截断点虚拟截断所述乳内动脉，并将所述乳内动脉虚拟桥接至所述桥接点。

可选地，所述截断点获取单元142可以根据接收到的截断点选取指令从所述乳内动脉中选取所述截断点，此时，用户可以通过交互界面输入所述截断点选取指令。

可选地，所述截断点获取单元142根据所述桥接点的位置以及乳内动脉起点的位置获取所述截断点。具体的，所述截断点获取单元142根据所述乳内动脉起点与所述桥接点的位置获取二者之间的距离作为桥接距离，其后，根据所述桥接距离以及所述桥接点的位置从所述乳内动脉上选取一个点作为所述截断点，以使桥接血管段的长度能够保证在所述乳内动脉起点与所述桥接点之间建立血管通路，其中，所述桥接血管段是指所述乳内动脉起点与所述截断点之间的血管段。

于本发明的一实施例中，所述冠脉旁路移植仿真系统还包括血流动力学分析模块，所述血流动力学分析模块用于根据所述冠脉旁路移植仿真的结果进行血流动力学分析。

可选地，请参阅图5，本实施例中所述血流动力学分析模块进行血流动力学分析的方法包括：

S51，根据仿真结果获取虚拟冠脉旁路移植手术之后的血流动力学环境。

S52，根据所述血流动力学环境获取所述冠状动脉上桥接点位置的流阻边界条件。

S53，采用血流动力学分析方法，根据所述流阻边界条件计算所述冠状动脉狭窄远端血管各处的FFR(Fractional Flow Reserve，血流储备分数)值。

可选地，所述血流动力学分析方法还包括：将所述冠状动脉狭窄远端血管各处的FFR值显示给医务人员，以辅助医务人员制定或调整手术计划。

于本发明的一实施例中，所述冠脉旁路移植仿真系统还包括显示交互模块，所述显示交互模块用于显示所述冠脉旁路移植仿真系统的相关GUI交互界面。

可选地，所述显示交互模块用于显示所述冠脉旁路移植仿真的结果，包括乳内动脉的截断点、冠状动脉的桥接点和/或虚拟桥接后形成的新的血管通路。

可选地，所述显示交互模块还用于显示所述医学图像、所述第一血管模型和所述第二血管模型。

可选地，所述显示交互模块还用于接收用户输入的截断点选取指令和/或桥接点选取指令，并将指令转发至对应的模块。

可选地，所述显示交互模块还用于接收用户输入的血管补全指令并将所述血管补全指令转发至所述第二血管模型获取模块，所述第二血管模型获取模块根据所述血管补全指令对所述第一血管模型进行补全以获取所述第二血管模型。

例如，用户可以通过鼠标在左乳动脉附近点击以输入一血管补全指令，所述第二血管模型获取模块根据该血管补全指令获取升主动脉、主动脉弓、锁骨下动脉和左乳内动脉的模型合并至所述第一血管模型，以获取所述第二血管模型，所述显示交互界面可以将所述第二血管模型显示给用户，从而实现一键补全血管的功能。

又例如，用户也可以通过鼠标在右乳动脉附近点击以输入另一血管补全指令，所述第二血管模型获取模块可以采用与上述类似的方式获取所述第二血管模型，此时同样可以实现一键补全血管的功能，区别仅在于本实例中所述第二血管模型中的乳内动脉为右乳内动脉。

基于以上对所述基于乳内动脉的冠脉旁路移植仿真系统的描述，本发明还提供一种基于乳内动脉的冠脉旁路移植仿真方法。请参阅图6，于本发明的一实施例中，所述方法包括：

S61，获取患者心脏部位的医学图像。

S62，根据所述医学图像获取第一血管模型，所述第一血管模型包含患者的冠状动脉。

S63，根据所述第一血管模型获取第二血管模型，所述第二血管模型包含与目标手术相关的血管，所述目标手术为基于乳内动脉的冠脉旁路移植手术。

S64，根据所述第二血管模型进行冠脉旁路移植仿真。

其中，上述步骤S61～S64与图2A所示冠脉旁路移植仿真系统1中的相应模块一一对应，且所述冠脉旁路移植仿真系统1的可选方案也可因应调整后适用于本实施例所述冠脉旁路移植仿真方法。为节省说明书篇幅，此处不做过多赘述。

基于以上对所述冠脉旁路移植仿真方法的描述，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现图6所示的基于乳内动脉的冠脉旁路移植仿真方法。

基于以上对所述冠脉旁路移植仿真方法的描述，本发明还提供一种电子设备。请参阅图7，于本发明的一实施例中，所述电子设备700包括存储器710和处理器720。所述存储器710存储有一计算机程序；所述处理器720与所述存储器710通信相连，调用所述计算机程序时执行图6所示的基于乳内动脉的冠脉旁路移植仿真方法。

可选地，本实施例所述电子设备700还包括显示器730，所述显示器730与所述存储器710和所述处理器720通信相连，用于显示所述基于乳内动脉的冠脉旁路移植仿真方法的相关GUI交互界面。

本发明所述冠脉旁路移植仿真方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。

本发明还提供一种冠脉旁路移植仿真系统，所述冠脉旁路移植仿真系统可以实现本发明所述的冠脉旁路移植仿真方法，但本发明所述的冠脉旁路移植仿真方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的冠脉旁路移植仿真系统的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。

综上所述，本发明所述冠脉旁路移植仿真系统能够根据患者心脏部位的医学图像获取第一血管模型，并能够根据第一血管模型获取第二血管模型，其中，所述第二血管模型包含与基于乳内动脉的冠脉旁路移植手术相关的血管。因此，基于所述第二血管模型即可进行冠脉旁路移植仿真，仿真得到的结果能够辅助医务人员进行冠脉旁路移植手术。因此，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。