[發(fā)明專(zhuān)利]基于胡桃?jiàn)A子綜合征血流動(dòng)力學(xué)的血管建模方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011090535.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112182994A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙英紅;唐璐;唐慧;華鋼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 徐州醫(yī)科大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/28
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/28;G06F30/23;G06F21/60;G06T7/00;G06T17/20;G16H50/20;G06F111/10
• 代理公司: 徐州創(chuàng)榮知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32353
• 代理人: 陳俊杰

1.一種基于胡桃?jiàn)A子綜合征血流動(dòng)力學(xué)的血管建模方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：將胡桃?jiàn)A綜合征患者左腎靜脈增強(qiáng)CT醫(yī)學(xué)圖像導(dǎo)入Mimics軟件中，設(shè)置上、下、右、左四個(gè)方向來(lái)定位圖像，將灰度顯示調(diào)整為Soft Tissue模式；

步驟二：對(duì)導(dǎo)入的CT圖像進(jìn)行預(yù)處理，創(chuàng)建蒙板并生成三維模型；

步驟三：對(duì)蒙板計(jì)算生成的三維模型進(jìn)行優(yōu)化；

步驟四：將建模后的血管使用四面體法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在左腎靜脈狹窄病變區(qū)域的網(wǎng)格分布做加密處理；

步驟五：將網(wǎng)格模型導(dǎo)入ANSYS 17.2軟件中的FLUENT模塊，設(shè)置邊界條件及參數(shù)，進(jìn)行左腎靜脈血流動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬計(jì)算，求解速度場(chǎng)、壁面壓力場(chǎng)、壁面切應(yīng)力的參數(shù)分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于胡桃?jiàn)A子綜合征血流動(dòng)力學(xué)的血管建模方法，其特征在于，所述步驟二中的預(yù)處理為使用閾值分割，動(dòng)態(tài)區(qū)域增長(zhǎng)兩種算法分離出左腎靜脈，腸系膜上動(dòng)脈和腹主動(dòng)脈。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于胡桃?jiàn)A子綜合征血流動(dòng)力學(xué)的血管建模方法，其特征在于，所述步驟三中優(yōu)化處理為使用Smooth方法對(duì)血管模型進(jìn)行平滑處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于胡桃?jiàn)A子綜合征血流動(dòng)力學(xué)的血管建模方法，其特征在于，所述步驟四中劃分網(wǎng)格后定義血流出口、入口以及計(jì)算域，在出入口及計(jì)算域劃分邊界層改善壁面邊界的計(jì)算精度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于胡桃?jiàn)A子綜合征血流動(dòng)力學(xué)的血管建模方法，其特征在于，所述步驟五中設(shè)置的邊界條件及參數(shù)為：

A.設(shè)置左腎靜脈內(nèi)血液流體為牛頓流體，血液無(wú)法壓縮，血管無(wú)滲透性，血流為層流，流動(dòng)屬于非定長(zhǎng)流動(dòng)；

B.設(shè)置血管壁光滑無(wú)滑移，管壁為剛性管道；

C.在人體正常體溫下將血液密度設(shè)置為1055kg/m³，黏度設(shè)置為0.003Pa·s；

D.血管入口為速度入口，速度設(shè)置為0.5m/s，血管出口為壓力出口，在大氣壓下不考慮重力相對(duì)壓力設(shè)為零。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于胡桃?jiàn)A子綜合征血流動(dòng)力學(xué)的血管建模方法，其特征在于，所述步驟五中模擬計(jì)算具體步驟為：

步驟A.將劃分好網(wǎng)格的兩個(gè)左腎靜脈三維模型導(dǎo)入FLUENT中，將MESH網(wǎng)格文件默認(rèn)單位設(shè)置為毫米，殘差設(shè)置為10^-4，模擬類(lèi)型為穩(wěn)態(tài)計(jì)算；

步驟B.血流數(shù)值模擬算法為COUPLED算法，對(duì)Navier-Stoke方程組進(jìn)行聯(lián)立求解，

式中v代表血流速度，P代表壓力，ρ代表血流密度，μ代表血流動(dòng)力粘度；

步驟C.將計(jì)算模型設(shè)置為黏度模型的k-epsilon(2eqn),設(shè)置血液以0.5m/s勻速流動(dòng)，血流入口處在有背景壓力的情況下設(shè)置壓力為0，設(shè)置200個(gè)迭代步數(shù)，待達(dá)到所要求的殘差值時(shí)計(jì)算自動(dòng)停止。

7.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于胡桃?jiàn)A子綜合征血流動(dòng)力學(xué)的血管建模方法的裝置，其特征在于，包括CT圖像預(yù)處理單元、目標(biāo)血管分割單元、目標(biāo)血管建模單元、模型優(yōu)化單元、模型網(wǎng)格劃分單元、有限元模型計(jì)算單元；CT圖像預(yù)處理單元與目標(biāo)血管分割單元連接，目標(biāo)血管分割單元與目標(biāo)血管建模單元連接，目標(biāo)血管建模單元與模型優(yōu)化單元連接，模型優(yōu)化單元與模型網(wǎng)格劃分單元連接，模型網(wǎng)格劃分單元與有限元模型計(jì)算單元連接。