復(fù)旦大學(xué)王成彥獲國家專利權(quán)
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龍圖騰網(wǎng)獲悉復(fù)旦大學(xué)申請(qǐng)的專利心臟多模態(tài)數(shù)字孿生仿真方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán),本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予,授權(quán)公告號(hào)為:CN119418943B 。
龍圖騰網(wǎng)通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-20發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉:該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為:202510027021.0,技術(shù)領(lǐng)域涉及:G16H50/50;該發(fā)明授權(quán)心臟多模態(tài)數(shù)字孿生仿真方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)是由王成彥設(shè)計(jì)研發(fā)完成,并于2025-01-08向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。
本心臟多模態(tài)數(shù)字孿生仿真方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)在說明書摘要公布了:本發(fā)明提供了一種心臟多模態(tài)數(shù)字孿生仿真方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì),屬于數(shù)字孿生技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括:S1、采集心臟的多模態(tài)數(shù)據(jù);S2、對(duì)采集到的多模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,得到心臟數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù);S3、基于心臟數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),構(gòu)建心臟的多模態(tài)數(shù)字孿生模型并優(yōu)化;S4、利用優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型,使用龍格?庫塔法并結(jié)合PSO算法對(duì)心臟的電生理活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真;S5、基于優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型和仿真結(jié)果,進(jìn)行虛擬心臟手術(shù)治療的模擬和規(guī)劃;S6、對(duì)多模態(tài)數(shù)字孿生模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估,實(shí)時(shí)監(jiān)測心臟的狀態(tài)變化。本發(fā)明采用上述的一種心臟多模態(tài)數(shù)字孿生仿真方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì),可以實(shí)現(xiàn)心臟狀態(tài)的高效仿真與實(shí)時(shí)監(jiān)測。
本發(fā)明授權(quán)心臟多模態(tài)數(shù)字孿生仿真方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)在權(quán)利要求書中公布了:1.一種心臟多模態(tài)數(shù)字孿生仿真方法,其特征在于,包括以下步驟:S1、采集心臟的多模態(tài)數(shù)據(jù);S2、對(duì)采集到的多模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,得到心臟數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù);S3、基于心臟數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),構(gòu)建心臟的多模態(tài)數(shù)字孿生模型并優(yōu)化;S4、利用優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型,使用龍格-庫塔法并結(jié)合PSO算法對(duì)心臟的電生理活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真;S5、基于優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型和仿真結(jié)果,進(jìn)行虛擬心臟手術(shù)治療的模擬和規(guī)劃;S6、對(duì)多模態(tài)數(shù)字孿生模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估,實(shí)時(shí)監(jiān)測心臟的狀態(tài)變化;步驟S3中,構(gòu)建心臟的多模態(tài)數(shù)字孿生模型,包括以下步驟:S31、將影像數(shù)據(jù)、電生理數(shù)據(jù)和生理生化數(shù)據(jù)進(jìn)行融合; ;其中,表示融合后的數(shù)據(jù);表示CT數(shù)據(jù);表示MRI數(shù)據(jù);表示ECG數(shù)據(jù);表示血壓數(shù)據(jù);表示血糖數(shù)據(jù);、、、、均表示權(quán)重系數(shù),且;S32、利用后門控技術(shù)掃描完整心臟的CTA數(shù)據(jù),按心動(dòng)周期進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模; ;其中,表示心動(dòng)周期內(nèi)心臟容積的變化;表示基礎(chǔ)容積;表示第個(gè)諧波的振幅;表示角頻率;表示心動(dòng)周期內(nèi)的時(shí)間點(diǎn);表示第個(gè)諧波的相位;表示諧波數(shù);S33、定制化生物力學(xué)建模; ;其中,表示應(yīng)力;表示楊氏模量;表示應(yīng)變;S34、構(gòu)建心臟的多模態(tài)數(shù)字孿生模型; ;其中,表示多模態(tài)數(shù)字孿生模型;表示幾何結(jié)構(gòu);表示電生理特性;表示血流動(dòng)力學(xué)特性; ; ; ;其中,表示根據(jù)和構(gòu)建幾何結(jié)構(gòu)的函數(shù);表示根據(jù)和構(gòu)建電生理特性的函數(shù);表示根據(jù)、和構(gòu)建血流動(dòng)力學(xué)特性的函數(shù);S35、通過與實(shí)際心臟數(shù)據(jù)對(duì)比,驗(yàn)證多模態(tài)數(shù)字孿生模型準(zhǔn)確性,并進(jìn)行優(yōu)化,得到優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型; ;其中,表示優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型;表示學(xué)習(xí)率;表示實(shí)際心臟數(shù)據(jù);步驟S4中,電生理仿真模塊利用優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型,使用龍格-庫塔法并結(jié)合PSO算法對(duì)心臟的電生理活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真,包括以下步驟:S41、利用優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型,初始化模型參數(shù),包括心率、心肌細(xì)胞的離子通道特性和藥物濃度,心肌細(xì)胞的離子通道特性包括鈉通道、鈣通道和鉀通道; ;其中,表示初始膜電位;表示根據(jù)優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型中的電生理特性確定的初始值;S42、定義PSO算法的參數(shù),包括粒子群大小、慣性權(quán)重、個(gè)體學(xué)習(xí)因子和群體學(xué)習(xí)因子;粒子位置和速度初始化,位置對(duì)應(yīng)電生理模型的參數(shù),速度對(duì)應(yīng)參數(shù)的變化率;S43、定義適應(yīng)度函數(shù),用于評(píng)估每個(gè)粒子代表的電生理模型參數(shù)的性能; ;其中,表示適應(yīng)度函數(shù);表示仿真得到的膜電位;表示實(shí)際觀測的膜電位;表示時(shí)間點(diǎn)數(shù)量;表示時(shí)間點(diǎn)的索引;S44、使用PSO算法迭代優(yōu)化電生理模型參數(shù),直到達(dá)到最大迭代次數(shù);S45、建立心室心肌細(xì)胞模型; ;其中,表示離子電流;表示膜電位;表示膜電容;S46、使用龍格-庫塔法進(jìn)行心室心肌細(xì)胞動(dòng)作電位仿真; ; ; ; ; ;其中,表示第步的膜電位;、、、表示PSO優(yōu)化后的參數(shù)變化;表示時(shí)間步長;S47、利用PSO優(yōu)化后的參數(shù)進(jìn)行電生理仿真,并分析不同生理和病理?xiàng)l件對(duì)心臟功能的影響; ;其中,、、表示PSO優(yōu)化后的離子通道電導(dǎo);、、、、、表示離子通道的門控變量;、、分別表示鈉、鈣、鉀的平衡電位。
如需購買、轉(zhuǎn)讓、實(shí)施、許可或投資類似專利技術(shù),可聯(lián)系本專利的申請(qǐng)人或?qū)@麢?quán)人復(fù)旦大學(xué),其通訊地址為:200433 上海市楊浦區(qū)邯鄲路220號(hào);或者聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)官方客服,聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網(wǎng)”。
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