[發(fā)明專利]基于胡桃夾子綜合征血流動力學(xué)的血管建模方法及裝置

在審

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

本發(fā)明公開了一種基于胡桃夾子綜合征血流動力學(xué)的血管建模方法及裝置，將胡桃夾綜合征患者左腎靜脈增強CT醫(yī)學(xué)圖像導(dǎo)入Mimics軟件中，定位后將灰度顯示調(diào)整為Soft Tissue模式；對導(dǎo)入的CT圖像進行預(yù)處理，創(chuàng)建蒙板并生成三維模型；對蒙板計算生成的三維模型進行優(yōu)化；將建模后的血管使用四面體法進行網(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；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)，進行左腎靜脈血流動力學(xué)數(shù)值模擬計算，求解速度場、壁面壓力場、壁面切應(yīng)力的參數(shù)分布。本發(fā)明模擬計算得出的血流動力學(xué)參數(shù)結(jié)果與臨床對該病癥的超聲檢測數(shù)據(jù)十分契合，為該病癥臨床診斷及治療方案制定提供重要的量化依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種建模方法及裝置，具體涉及一種基于胡桃夾子綜合征血流動力學(xué)的血管建模方法及裝置。

背景技術(shù)

胡桃夾子綜合征(Nutcracker syndrome,NCS)是指左腎靜脈將血流送入下腔靜脈途中，途經(jīng)腸系膜上動脈與腹主動脈形成的夾縫時，由于夾角過小血管受到了壓迫，導(dǎo)致左腎靜脈血液流動受到阻礙引起的左腎靜脈血流動力學(xué)參數(shù)異常現(xiàn)象。臨床上癥狀主要是間斷性血尿可間伴疼痛，蛋白尿，左腰腹部劇烈疼痛。當(dāng)病人出現(xiàn)不明原因的上述癥狀時,胡桃夾子綜合征可作為一種原因供臨床醫(yī)生排查。然而針對于胡桃夾子綜合征的診斷，目前還沒有國際制定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)或醫(yī)學(xué)上一致認(rèn)定的實用的標(biāo)準(zhǔn)。目前,通過測量下腔靜脈的壓力與左腎靜脈的壓力通過比較二者間的差值是目前醫(yī)學(xué)界常用的診斷胡桃夾子綜合癥的通用方法,若受壓后左腎靜脈與下腔靜脈壓差≥0.49kpa時，即可考慮患有胡桃夾子綜合征。然而，通過侵入式方法對左腎靜脈進行壓力測定，操作過程復(fù)雜且有創(chuàng)，對于不需要放置血管支架的患者來說有創(chuàng)檢測難以接受。

目前國內(nèi)外相關(guān)研究主要集中在探討各種影像學(xué)方法對該病癥診斷價值及其診斷標(biāo)準(zhǔn)方面。據(jù)報道當(dāng)左腎靜脈外擴處寬度與受壓迫處寬度比值大于4且受壓迫處流速與外擴處血液流速比值達(dá)到4：1的臨界值時，如患者出現(xiàn)血尿即可確診為胡桃夾綜合征。因此，通過無創(chuàng)方式提供更多與病灶相關(guān)的量化參數(shù)，是胡桃夾子綜合征臨床診斷、治療依據(jù)研究的重點。然而，由于缺乏綜合性報道，對左腎靜脈不同狹窄程度引起左腎靜脈與下腔靜脈壓力、左腎血流動力學(xué)參數(shù)變化的未見相關(guān)的數(shù)據(jù)資料。因此，通過計算流體力學(xué)的方法對人體左腎靜脈進行血管精準(zhǔn)建模，同時對模型進行血流動力學(xué)模擬計算，將胡桃夾子綜合征患者病灶血管的血流動力學(xué)參數(shù)分布可視化，這些特征數(shù)據(jù)可以作為診斷胡桃夾子綜合征的重要參考標(biāo)準(zhǔn)，是臨床醫(yī)生判斷病人是否需要進行外科手術(shù)的重要參考依據(jù)，也是手術(shù)后判斷恢復(fù)情況的重要參考指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種基于胡桃夾子綜合征血流動力學(xué)的血管建模方法及裝置，可以量化患者的血流動力學(xué)特征機制，進一步加深臨床上對胡桃夾綜合征病理機制上的理解，為該病癥的診斷及治療方案制定提供量化依據(jù)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于胡桃夾子綜合征血流動力學(xué)的血管建模方法，其特征在于包括以下步驟：

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

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

步驟三：對蒙板計算生成的三維模型進行優(yōu)化；

步驟四：將建模后的血管使用四面體法進行網(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)，進行左腎靜脈血流動力學(xué)數(shù)值模擬計算，求解速度場、壁面壓力場、壁面切應(yīng)力的參數(shù)分布。并將結(jié)果與臨床超聲所得數(shù)據(jù)進行比對，驗證模型計算效度。

進一步的，所述步驟二中的預(yù)處理為使用閾值分割，動態(tài)區(qū)域增長兩種算法分離出左腎靜脈，腸系膜上動脈和腹主動脈。