研究论文

CorFix：用于设计患者特定血管移植的虚拟心脏手术规划系统

作者:

Phong Danh公司阮（Nguyen）,

布拉罕纳尔,

小龙线路接口单元,

火影忍者希比诺,

劳拉奥利维耶里、和

阿克塞尔克里格作者信息和声明

VRST’20：第26届ACM虚拟现实软件与技术研讨会论文集

2020年11月

条款编号：15，页数1-5

https://doi.org/10.1145/3385956.3418951

出版:2020年11月1日出版历史

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摘要

单心室心脏缺损患者接受Fontan手术，通过血管移植物将下腔静脉连接到肺动脉，从而改变从下体到肺的血流路线。由于每个患者都有独特的解剖结构和血流动力学，移植设计是最大限度提高Fontan患者长期生存率的关键因素。目前，移植物的设计和评估涉及计算机辅助设计（CAD）和计算流体动力学（CFD）技术。CAD集成了许多设计工具，但缺乏深度感知、外科特征和设计参数，无法在可视化和修改患者解剖结构的同时创建血管移植物。这些限制可能导致交付周期长、工作流程不一致以及移植设计不可行。本文介绍了一种新的虚拟现实血管移植建模软件CorFix，它为这些挑战提供了解决方案。CorFix包括几个用于执行诊断和手术功能的可视化功能，以及用于在3D中创建特定于患者的管状移植物的设计指南。设计的血管移植可以导出为3D模型，用于执行计算流体动力学分析和3D打印。8名参与者将CorFix中针对患者的血管移植设计与工程CAD软件SolidWorks（法国Vélizy-Villacoublay Dassault Systèmes）进行了比较。虽然所有参与者只接受了一次10分钟的CorFix指导，但CorFix在设计手术可行的移植物方面的成功率比CAD高出3.4倍。CorFix在可用性方面的得分也高于CAD，在感知工作量方面的得分也低于CAD。CorFix可能是一种工具，可以让医生在没有3D建模背景的情况下设计特定于患者的移植物。

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工具书类

[1]

马修·P。Brennan、Alan Dardik、火影忍者Hibino、Jason D。卢、格雷戈里·N。纳尔逊、色诺芬·帕帕德米特里斯、东村信孝和克里斯托弗·K。布鲁尔。2008年。组织工程血管移植物植入幼年动物模型时显示出生长和发育的证据。248、3（2008年9月）、370–377。https://doi.org/10.1097/SLA.0b013e318184dcbd

[2]

简·L。布鲁斯（Bruse）、朱利亚诺·朱斯蒂（Giuliano Giusti）、卡特里奥娜·贝克（Catriona Baker）、埃琳娜·塞尔维（Elena Cervi）、丹延霞（Tain Yen Xia）、安德鲁·M。Taylor、Silvia Schievano和MOCHA协作小组。2017年，腔静脉辅助装置开发的统计形状建模：血管移植几何形状的变化及其对血流动力学的影响。11、2（2017年6月）。https://doi.org/10.1115/1.4035865

[3]

理查德·金和布鲁斯·Y。李。2008年。第6章-周期、顺序和试验设计。《临床试验医学原理与实践》，Richard Chin和Bruce Y。Lee（编辑）。学术出版社，95-117。https://doi.org/10.1016/B978-0-12-373695-6.00006-5

[4]

马克·丹尼斯（Mark Dennis）、戴安娜·赞尼诺（Diana Zannino）、卡琳·杜普莱西斯（Karin du Plessis）、安德鲁·布洛克（Andrew Bullock）、帕特里克·J·S。多萝西·J·迪斯尼。Radford、Tim Hornung、Leeanne Grigg、Rachael Cordina、Yves d'Udekem和David S。塞勒马耶。2018年，Fontan手术后青少年和成年人的临床结果。71,9（2018年2月），1009-1017。https://doi.org/10.1016/j.jacc.2017.12.054

[5]

约瑟夫·D·。Drews、Hideki Miyachi和Toshiharu Shinoka。2017.组织工程血管移植治疗先天性心脏病：临床经验和现状。27、8（2017年11月），521-531。https://doi.org/10.1016/j.tcm.2017.06.013

[6]

弗洛琳·加巴西亚、安德烈亚·贝拉鲁、多鲁·塔拉布和乔尔盖·莫甘。2014.桌面和沉浸式虚拟环境中三维CAD模型的视觉深度感知。2014年9月7日、5日，840–848。https://doi.org/10.15837/ijccc.2012.5.1339

[7]

朱利安·I.E。霍夫曼和塞缪尔·卡普兰。先天性心脏病的发病率。39,12（2002年6月），1890-1900年。

[8]

Rickichard Izzo，David A。斯坦曼、西蒙·马尼尼、埃琳娜·法吉亚诺和卢卡·安提卡。2018.血管建模工具包：医学图像中管状结构分析的Python库。(2018). https://doi.org/10.21105/joss.00745

[9]

拜奥尔·金（Byeol Kim）、岳欣乐（Yue-Hin Loke）、佛罗伦萨·史蒂文森（Florence Stevenson）、多米尼克·西亚拉根（Dominik Siallagan）、佩奇弥撒（Paige Mass）、贾斯汀·D·。Opfermann、火影忍者Hibino、劳拉·奥利维耶里和阿克塞尔·克里格。2019.通过Fontan移植物的血流动力学模拟和设计优化进行虚拟心脏手术规划。在医学图像计算和计算机辅助干预——MICCAI 2019（2019）（计算机科学讲稿）中，沈丁刚、刘天明、特里·M。劳伦斯·彼得斯。Staib、Caroline Essert、Sean Zhou、Pew-Thian Yap和Ali Khan（编辑）。施普林格国际出版公司，200-208。https://doi.org/10.1007/978-3-030-32254-0_23

数字图书馆

[10]

Kotani Yasuhiro、Devin Chetan、Zhu Jiaquan、Arezou Saedi、Lisa Zhao、Luc Mertens、Andrew N。约翰·科尔斯（John Coles）、克里斯托弗·A·雷丁顿（Redington）、。格伦·卡达隆。范·阿斯德尔（Van Arsdell）和奥萨米·本霍（Osami Honjo）。2018年，当代Fontan流通中的Fontan失败与死亡：过去20年的分析。105, 4 (2018), 1240–1247. https://doi.org/10.1016/j.athoracsur.2017.10.047

[11]

Yue-Hin Loke、Byeol Kim、Paige Mass、Justin D。Opfermann、火影忍者Hibino、Axel Krieger和Laura Olivieri，2020年。外科医生直觉和计算机辅助设计在Fontan优化中的作用：一项计算流体动力学模拟研究。（2020年1月）。https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2019.12.068

[12]

Mark Luffel、Mukul Sati、Jarek Rossignac、Ajit P。克里斯托弗·尤加纳坦（Christopher M.Yoganathan）。哈格蒂、玛丽亚·雷斯特雷波、蒂莫西·C。柯克·R·斯莱思尼克。坎特、佩德罗·德尔·尼多和马克·A。福格尔。2016年，SURGEM：规划和优化儿科心脏手术的坚实建模工具。70（2016年1月），3-12。https://doi.org/10.1016/j.cad.2015.06.018

数字图书馆

[13]

玛丽亚·雷斯特雷波（Maria Restrepo）、马克·卢菲尔（Mark Luffel）、杰克·塞布林（Jake Sebring）、柯克·坎特（Kirk Kanter）、佩德罗·德尔尼多（Pedro del Nido）、亚历山德罗·维内齐亚尼（Alessandro Veneziani）、贾雷克·。2015.全腔静脉-肺动脉连接的手术规划：稳健性分析。43,6（2015年6月），1321-1334。https://doi.org/10.1007/s10439-014-1149-7

[14]

Dominik Siallagan、Yue-Hin Loke、Laura Olivieri、Justin Opfermann、Chin Siang Ong、Diane de Zélicourt、Anastasios Petrou、Marianne Schmid Daners、Vartan Kurtcuoglu、Mirko Meboldt、Kevin Nelson、Luca Vricella、Jed Johnson、Narutoshi Hibino和Axel Krieger。2018年。虚拟手术规划、流动模拟和患者特定移植物的三维静电纺丝，以优化Fontan血流动力学。155，4（2018年4月），1734-1742。https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2017.11.068

[15]

以诺·杨、井上孝弘、松下浩、贾斯汀·奥弗曼、佩奇弥撒、塞达·阿斯兰、杰德·约翰逊、凯文·纳尔逊、拜奥尔·金、劳拉·奥利维里、阿克塞尔·克里格和鸣人希比诺。2019.在猪模型中植入3D打印定制分支组织工程血管移植物。（2019年10月）。https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2019.09.138

引用人

金·BNguyen P公司洛克·Y克利夫兰五世刘X质量PHibino N公司奥利维耶里L克里格A(2022)虚拟现实心脏手术规划软件（CorFix）用于设计患者特定血管移植：开发和初步可用性研究JMIR有氧训练10.2196/354886:1（e35488）在线发布日期：2022年6月17日
https://doi.org/10.2196/35488
刘XHibino N公司洛克·Y金·B质量P福格M奥利维耶里L克里格A(2022)具有不确定术后边界条件和吻合口移位的患者特异性Fontan移植物的手术规划和优化生物医学工程汇刊10.1109/TBME.2022.317092269:11(3472-3483)在线发布日期：2022年11月
https://doi.org/10.109/TBME.2022.3170922
刘X金·B洛克·Y质量P奥利维耶里LHibino N公司福格M克里格A(2022)Fontan手术患者专用移植物的半自动规划和三维静电纺丝生物医学工程汇刊10.1109/TBME.2021.3091113（待定）69:1(186-198)在线发布日期：2022年1月
https://doi.org/10.109/TBME.2021.3091113

建议

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VRST’20：第26届ACM虚拟现实软件与技术研讨会论文集

2020年11月

429页

国际标准图书编号：9781450376198

DOI（操作界面）：10.1145/3385956

编辑：
罗伯特·J·泰瑟
加拿大卡尔顿大学
,
克里斯·乔斯林
加拿大卡尔顿大学
,
沃尔夫冈·斯图林格
加拿大西蒙·弗雷泽大学
,
巴勃罗·菲格罗亚
哥伦比亚安第斯大学
,
胡耀平
加拿大卡尔加里大学
,
阿尼尔·乌夫克·巴马（Anil Ufuk Batmaz）
加拿大西蒙·弗雷泽大学
,
Wonsook Lee公司
加拿大渥太华大学
,
弗朗西斯科·奥尔特加
美国科罗拉多州立大学

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金·BNguyen P公司洛克·Y克利夫兰五世刘X质量PHibino N公司奥利维耶里L克里格A(2022)用于设计患者专用血管移植物的虚拟现实心脏手术计划软件（CorFix）：开发和初步可用性研究JMIR有氧训练10.2196/354886:1（e35488）在线发布日期：2022年6月17日
https://doi.org/10.2196/35488
刘XHibino N公司洛克·Y金·B质量P福格M奥利维耶里L克里格A(2022)具有不确定术后边界条件和吻合口移位的患者特异性Fontan移植物的手术规划和优化生物医学工程汇刊10.1109/TBME.2022.317092269:11(3472-3483)在线发布日期：2022年11月
https://doi.org/10.109/TBME.2022.3170922
刘X金·B洛克·Y质量P奥利维耶里LHibino N公司Fuge M型克里格A(2022)Fontan手术患者专用移植物的半自动规划和三维静电纺丝生物医学工程汇刊10.1109/TBME.2021.3091113（待定）69:1(186-198)在线发布日期：2022年1月
https://doi.org/10.109/TBME.2021.3091113

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