仿真时长对心脏仿真折返形态影响的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kongjiahao
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室性心动过速(Ventricular tachycardia,VT),简称室速,是心脏性猝死最常见的原因,室速在心肌梗死患者中经常发生。建立一种基于病人个性化的虚拟心脏模型来仿真患者室速的发生对寻找室速发作的潜在机制非常重要。鉴于基于病人个性化的心脏建模仿真指导临床室速消融对于时间节点要求非常高(一般从病人进行磁共振扫描到病人手术只有1-2天的时间),而仿真非常消耗资源(一次仿真需要超过1000核的CPU,连续运行24小时左右),因此国际上大多数小组在利用心脏建模仿真指导临床室速消融时对于折返诱发成功后的仿真时间都选择3-5秒。最近的研究发现有部分折返在3-5秒仿真结束时未能到达稳定状态,因此无法在仿真中确定折返的位置,也即无法在仿真中定位准确的病灶及消融靶点。为了解决上述心脏建模仿真指导临床室速消融过程中缺乏设置最优仿真时间的问题,本文首先建立了4例病人个性化的心脏模型。我们从北京安贞医院共收集了4例冠心病导致的室速病人数据。对于获取的钆增强磁共振(Late gadolinium-enhanced magnetic resonance imaging,LGE-MRI)数据,本文采用了基于高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)分类方法及梗死区域自动提取算法对病人梗死后心脏组织分类为3种不同的区域:非梗死区域,半梗死区域和完全梗死区域。此算法和传统临床分割方法相比具有精度更高、全自动、重复性高等优点。然后基于实验室已有的仿真平台采用和临床相似的诱发方式,在构建的心脏模型中进行室速的诱发。室速诱发成功后我们进行了10秒的仿真,对每一个折返分析其到达稳定的最短仿真时间,并确立最佳的仿真时间及其设置方式,以达到计算机资源的最优化利用并满足临床对病人进行手术的时间节点要求。4例病人模型的统计分析显示非梗死区域的体积为167.27±48.65cm3,半梗死区域的体积为7.23±3.87cm3,完全梗死区域的体积为5.83±4.38cm3。4例病人模型中都诱发出了室速,和临床结果完全一致。在模型中有27个刺激部位诱发出了持续性折返,包含解剖型和功能型折返,占比分别为44.5%和55.5%。通过对不同仿真时长的分析发现,解剖型折返能够在1-3秒之内达到稳定,而功能型折返的仿真时间不固定,模型中不同折返的稳定时间范围从2秒到8秒进行变化。通过本论文的研究,不仅能够提高仿真精确性,而且能够减少不必要的仿真时间以达到计算机资源的最优化利用,进而提高仿真效率并缩短仿真时间以满足临床对病人进行手术的时间节点要求。
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