从CT数据到带纤维走向的全心脏有限元模型的建立

心脏计算机模型是研究生理/病理心脏功能及心律失常治疗方法的有力工具,心脏有限元解剖模型是构建各种心脏模型的基础。从病人的临床影像数据建立个性化的心脏有限元模型,可为临床诊断治疗提供极大便利。研究一种由人体胸腔CT影像数据建立全心脏有限元模型的方法,具体步骤包括:基于胸腔CT影像,通过MIMICS建立心脏解剖面片模型;根据HyperMesh修复面片模型,得到心脏实体有限元模型。由于心肌纤维走向与心脏的电/机械活动密切相关,在从影像数据重建心脏解剖结构之后,又特别研究心肌纤维走向确定方法。首先,利用规则库方法(rule-based approach)确定心室肌纤维走向;之后,在使用规则库方法的基础上,利用结构张量分析(structure tensor analysis)进行平滑滤波,得到心房肌纤维走向。为验证心肌纤维走向的正确性,分析使用该方法计算得到的巴克曼束、左心房后部、左上心房后部、房间沟等几个典型部位处心肌纤维方向与X轴的夹角,分别为4.97°±4.84°(均值±标准差)、111.99°±3.72°、178.89°±3.73°、86.48°±4.01°,符合文献报道的心肌纤维走向的观测结果。所提出的方法可从心脏影像数据构建包含心肌纤维走向的心脏有限元模型,为各类心脏建模仿真研究打下基础。