[發明專利]基于計算流體力學的冠狀動脈血流仿真系統和方法

有效

• 申請號: 201410165909.2
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN105096388B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 林君山;丁笑天;劉豆豆;端木正;吳煥煥;雷達
• 申請（專利權）人: 北京冠生云醫療技術有限公司
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30;G06T19/20
• 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

1.一種基于計算流體力學的冠狀動脈血流仿真系統，其特征在于，包括：

計算機斷層掃描數據獲取系統，所述計算機斷層掃描數據獲取系統用于獲取人體心血管的計算機斷層掃描圖像序列；

血管三維模型重建系統，所述血管三維模型重建系統用于對所述計算機斷層掃描數據進行提取，根據所述人體心血管的計算機斷層掃描圖像序列提取冠狀動脈血管的斷層掃描圖像序列，對提取出的圖像序列三維重建得到三維冠狀動脈血管模型；

所述血管三維模型重建系統還用于：在提取出的圖像序列中提取冠狀動脈血管的血管中軸線和血管邊界，剔除圖像中的骨骼、肌肉組織和非冠狀動脈血管，之后再依據冠狀動脈血管中軸線及其邊界組合成所述三維冠狀動脈血管模型，

檢查計算機斷層掃描數據中是否包括支架或者斑塊，如果包括則用邊界識別算法，識別出其邊界，然后去除所述支架或者斑塊；

如果所述三維冠狀動脈血管模型擬進行冠狀動脈搭橋，則在重建出的三維冠狀動脈血管模型上將主動脈與冠狀動脈血管系統進行連接；

CFD前處理系統，所述CFD前處理系統用于對所述三維冠狀動脈血管模型進行流體力學計算所需的前處理，所述前處理包括：在所述三維冠狀動脈血管模型加載計算設置以及邊界條件參數，進行網格劃分；

CFD計算系統，所述CFD計算系統用于解算血液在冠狀動脈血管內的三維流動控制方程，輸出計算結果，所述計算結果包括壓力、血流儲備分數、血液流速中的一種或多種；

后處理系統，所述后處理系統將所述計算結果附加到所述三維冠狀動脈血管模型的對應位置，并進行壓力、血液流速、血流儲備分數的彩色云圖顯示。

2.根據權利要求1所述的基于計算流體力學的冠狀動脈血流仿真系統，其特征在于，所述CFD前處理系統還用于：

劃分網格、確定邊界條件以及確定CFD計算所使用的血液物性參數。

3.根據權利要求1所述的基于計算流體力學的冠狀動脈血流仿真系統，其特征在于，

所述邊界條件參數包括血流入口邊界條件、血流出口邊界條件、血管壁面邊界條件的一種或多種；

所述血流入口邊界條件包括耦合模擬電路入口邊界條件、血流壓力入口邊界條件和血流速度入口邊界條件的一種或多種；

所述血流出口邊界條件包括模擬電路出口邊界條件、血流阻力出口邊界條件和小血管樹邊界條件的一種或多種；

所述血管壁面邊界條件包括非滑移壁面邊界條件、剛性壁面邊界條件、單向流固耦合壁面邊界條件和雙向流固耦合壁面邊界條件的一種或多種；

在所述三維冠狀動脈血管模型加載設置的邊界條件參數，包括：將所述血流入口邊界條件、血流出口邊界條件、血管壁面邊界條件加載到所述三維冠狀動脈血管模型的相應位置。

4.根據權利要求1所述的基于計算流體力學的冠狀動脈血流仿真系統，其特征在于，

所述CFD前處理系統包括：

模型邊界命名模塊，用于對所述三維冠狀動脈血管模型進行邊界命名；

模型邊界條件參數計算模塊，用于對所述三維冠狀動脈血管模型進行邊界條件參數計算；

加載模塊，用于對所述三維冠狀動脈血管模型進行邊界條件加載；

模型網格劃分模塊，用于將邊界條件加載好的三維冠狀動脈血管模型進行網格劃分；

所述CFD計算系統在進行三維流動控制方程時，具體用于基于CFD前處理系統處理后的所述三維冠狀動脈血管模型，對所述三維冠狀動脈血管模型網格剖分后的每個網格分別建立并解算血液在相應網格內的三維流動控制方程。