[發明專利]對血管中血流進行模擬的方法和系統

在審

• 申請號: 201410165757.6
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN105095534A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 丁笑天;林君山
• 申請（專利權）人: 北京冠生云醫療技術有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 孟阿妮

技術領域

本發明涉及一種對血管中血流進行模擬的技術，特別是一種對血管中血流進行模擬的方法和系統。

背景技術

冠狀動脈血液循環給心臟，尤其是心肌提供氧和營養物質以保持心臟功能。一些動脈疾病，諸如動脈粥樣硬化，其發生和演變可以維持很長時間，而沒有臨床癥狀。對于大多數人，當粥樣硬化斑塊引起血管內壁狹窄超過約60％時，在血液供應需求增加的時候就會出現缺血。

如果動脈粥樣硬化斑塊發生在冠狀動脈，演化至后期引起的后果是心肌需氧大于供氧。心肌供氧量和需氧量失衡時會出現心肌缺血伴收縮功能減退、心律失常甚至心肌梗死、心臟病突發等。患者會感受到胸痛、慢性穩定型心絞痛或不穩定型心絞痛等等癥狀。

因此，如果獲得心臟冠狀動脈的血管血流的相關參數，可以給醫生提供參考，幫助醫生獲得患者的相關血管的信息。

計算流體力學(CFD)方法已經被證明能夠成功地應用于心血管系統，包括評估健康和有損傷的血管的狀態等。

公告號為8,311,748B2的美國專利說明書(METHODANDSYSTEMFORPATIENT-SPECIFICMODELINGOFBLOODFLOW)公開了一種結合計算流體力學手段評估冠狀動脈血流儲備分數(FFR)值的方法，該發明所述為一種由患者CT數據重建其心臟冠脈三維模型，然后確定邊界條件、進行CFD計算、進行結果后處理、提供診療建議方案的一套系統和方法。但該方法的出口邊界條件和入口邊界條件參數多而復雜，難以確定具體數值，以致前處理需要花費大量時間；同時，由于該方法使用流固耦合，并且CFD計算與入口和出口邊界條件相耦合，這樣致使CFD計算需要運行多個周期才能使結果穩定下來。為了得到精確的結果需要消耗大量計算資源和計算時間，整個系統需要在大型計算機上完成。

發明內容

在下文中給出關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。

本發明的一個主要目的在于提供一種對血管血流進行模擬的方法和系統，可以通過非侵入式的方式獲得血管血流的各項參數，且邊界條件比較簡單。計算模型和方法實施起來快速以及難度小，在一臺普通個人電腦上即可完成，同時能獲得比較可靠的結果。

根據本發明的一方面，一種對血管中血流進行模擬的方法，包括：

將血管劃分為計算域和解析域；其中以由醫學斷層掃描影像數據重建出的目標區域的三維模型區域為計算域，其他部分為解析域；

將所述解析域作為邊界條件加載到所述計算域上；

對加載了所述邊界條件的計算域進行流體力學計算，得到血管血流參數。

根據本發明的第二方面，一種對血管中血流進行模擬的系統，包括：

前處理模塊，用于確定血管模型的邊界條件參數進行計算設置，并進行網格劃分；

以及，

流體力學計算模塊，用于對加載了所述邊界條件的計算域進行流體力學計算，得到血管血流參數；

其中，所述計算設置包括邊界條件設置和流體力學計算模型設置。

采用本發明的對血管血流進行模擬的方法和系統，可以以非侵入式的方式獲得血流的各項參數。

附圖說明

參照下面結合附圖對本發明實施例的說明，會更加容易地理解本發明的以上和其它目的、特點和優點。附圖中的部件只是為了示出本發明的原理。在附圖中，相同的或類似的技術特征或部件將采用相同或類似的附圖標記來表示。

圖1為本發明的對血管中血流進行模擬的方法的一種實施方式的流程圖；

圖2為計算域和解析域劃分的一種實施方式的示意圖；

圖3為對血管三維模型的計算域進行網格劃分后的示意圖；

圖4為本發明的對血管中血流進行模擬的裝置的一種實施方式的結構圖。

具體實施方式

下面參照附圖來說明本發明的實施例。在本發明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或實施方式中示出的元素和特征相結合。應當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發明無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述。

參見圖1所示，為本發明的對血管中血流進行模擬的方法的一種實施方式的流程圖。

在本實施方式中，對血管中血流進行模擬的方法包括：