[發明專利]一種基于人體動脈3D血管網絡模型的中心動脈血壓測定方法

有效

• 申請號: 201711336729.6
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107928655B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 吳全玉;劉曉杰;潘玲佼;陶為戈;張文強;俞洋;宋偉
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: A61B5/021
• 分類號: A61B5/021;A61B5/026
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 李杰

本發明提供一種基于人體動脈3D血管網絡模型的中心動脈血壓測定方法，通過ANSYS二次開發語言APDL將仿真過程的多個步驟編寫為參數化的指令，對于測得的左右手不同橈動脈壓力波形信號，給出對應的血管網絡模型的出口參數，計算實現相應的個性化仿真得出中心動脈壓波形；多個步驟包括定義UPF模塊，設置區域邊界條件，設置求解器進行計算，血管和血液網格劃分，負荷加載，可視化求解中心動脈血壓波形和血管變形等參數并分析結果。本發明的方法是無創操作，數據顯示直觀準確，同時可以實時觀察血液在血管中的仿真變化情況，為心血管疾病的臨床診治與科研工作提供一定依據。

技術領域

本發明涉及生理學和臨床醫學技術領域，具體涉及一種基于人體動脈3D血管網絡模型的中心動脈血壓測定方法。

背景技術

據2016年醫療日報統計，全球高血壓患者數量已超過11億人，同時每年因心血管疾病死亡的人數多達300萬人。而由于心血管疾病方面的治療與血流動力學之間存在密切關系，近年來動脈血管的流固耦合以及通過力學角度發現病因成為國內外研究的熱點。如通過應用WA-820數字阻抗血流圖檢測儀測定血流動力學指標，分析血流動態變化；采用顱內血管斷層技術，結合3D流體力學模型，分析復雜腦動脈瘤的血流情況。血壓是血流循環的動力，可以間接反映心臟的泵血功能、血液供應、血管阻力、血管彈性、全身血容量及血液物理狀態，是人體健康的一項重要指標。近年來隨著對人體血壓研究的深入，發現中心動脈和肱動脈有一定的差異。中心動脈壓(Central?Aortic?Pressure，CAP)是指主動脈根部血管所承受的側壓力，它更能反映心臟負荷、動脈硬化以及降壓藥物效果評價等，與心血管事件的發生更加密切相關。中心動脈壓力波形的有創測量準確性高，但是創傷大、價格較高、操作難度大，僅適應用于高危病人。為此各國醫學科研研究人員提出各種無創傷的測量方法，主要是通過檢測頸動脈和橈動脈的壓力波形，將各處外周動脈壓力波形通過公式轉換獲得中心動脈壓波形，或者經過多種類型傳遞函數等方法轉換得到中心動脈壓波形。上述各種方法雖然有些已經在臨床得到驗證，但是也存在著各種各樣的問題，如有些方法的通用性，可視化以及數值獲取的準確性等。

專利200610141073.8，公開了血壓監測儀的檢測方法及柯氏音延時和脈搏波傳導時間信號發生器，血壓監測儀的檢測方法及柯氏音延時和脈搏波傳導時間信號發生器，通過數字合成技術將預先存入計算機的呼吸、心電、脈搏波、柯氏音信號的數據輸出為各路模擬信號；并設置由計算機控制的袖帶脈搏波壓力發生裝置，根據由柯氏音延時和脈搏波傳導時間檢測血壓的原理，確定必要信號的相對幅值及多種信號之間的關系，形成血壓監測儀檢測過程所需的模擬人體信號，和符合上述原理的柯氏音延遲時間及脈搏波傳導時間信號，將這些信號輸入到血壓監測儀，檢驗血壓監測儀的檢測結果是否與信號發生裝置的設定數據相符。上述專利可以輸出多種相互協調并符合一定關系的模擬信號，對通過測定柯氏音延遲時間和脈搏波傳導時間監測人體血壓的監測儀進行檢測。但是對于血管網絡模型的中心動脈血壓測定方法并沒有給出相應的技術方案。

發明內容

(一)解決的技術問題

本發明針對上述中心動脈壓力波形檢測的缺陷問題，提供一種基于人體動脈3D網絡血管模型的中心動脈壓測定新方法，利用構建好的血管模型，個性化仿真計算出中心動脈血壓波形，以滿足心血管健康評估以及疾病方面的治療。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種基于人體動脈3D血管網絡模型的中心動脈血壓測定方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、構建人體動脈3D血管網絡模型；參照人體血液循環系統和血管的構成，選取構建主要血管模型，利用個人的血管MRI數據，通過醫學數字重建軟件SimVascular重建個體化人體的動脈3D數字模型，再將數字模型導入Geomagics和Solidworks兩種逆向建模軟件中生成模型的血液和血管部分，進行對血管和血液曲面擬合并轉換為適合ANSYS仿真計算的格式；