5 :对冠状动脉血管的二维断层扫面图 像进行三维重建，得到三维冠状动脉血管模型；步骤206 :依据所述三维冠状动脉血管模型 建立用于工程计算的三维冠状动脉分析模型。
[0116] 血管三维模型重建系统根据周长和面积来区分各个连通区域，由于主动脉特征明 显、亮度和面积大，所以系统首先识别出主动脉，然后根据主动脉和冠状动脉的连通性，识 别出冠状动脉区域，并除去非冠脉部分的心肌、一部分主动脉、肺动脉以及骨骼等区域；
[0117] 血管三维模型重建系统选择从主动脉根部，冠脉分支处作为冠脉起点，根据当前 点的位置，计算所在标记区域的一维、二维图形矩，以及主轴、长轴和短轴和此块的中心 占.
[0118] 血管三维模型重建系统计算一张图中期望点，并向下循环寻找图块中心点，记录 每一个中心点，根据冠脉形状控制循环次数；
[0119] 血管三维模型重建系统根据各个中心点得到连贯的动脉中心线，在分支处则有分 支。然后根据识别出的中心线和边界，图像分辨率以及CTA层间距，重建出冠状动脉的三维 结构。提取冠脉典型的三维模型包括：一部分主动脉的根部，左冠状动脉包括左前降支、左 回旋支等主要分支以及其他更小的下一代分支，以及右冠状动脉（包括其分支）。为了模拟 患者心脏功能，心室和心肌也能够被三维重建出来。
[0120] 重建过程中，可以根据需求添加或者删除选中的血管分支。重建完成后，需要手动 地检查三维模型是否合理，是否有遗漏掉小的动脉分支，是否存在错误；或者根据需要，例 如模拟放置支架、模拟架桥手术、模拟血管因病变而变窄等情况，重建系统能自动或手动地 修改三维模型。
[0121] 重建完成的三维模型已经包含有血管狭窄和动脉粥样硬化斑块的信息，这些信息 可以帮助医生诊断和评估患者病情。
[0122] 可选的，对提取出的计算机断层扫描图像序列进行三维重建得到三维冠状动脉血 管模型，包括：
[0123] 在提取出的图像序列中提取冠状动脉血管的血管中轴线和血管边界，剔除图像中 的骨骼、肌肉组织和非冠状动脉血管，之后再依据冠状动脉血管中轴线及其边界组合成所 述三维冠状动脉血管模型。
[0124] 重建得到三维冠状动脉血管模型之后，还包括：
[0125] 检查三维冠状动脉血管模型中是否包括支架或者斑块，如果包括则用边界识别算 法，识别出其边界，然后去除所述支架或者斑块；
[0126] 如果患者拟进行冠状动脉搭桥，则在重建出的三维模型上将主动脉与冠状动脉血 管系统进行连接。
[0127] 所述边界条件包括血流入口边界条件、血流出口边界条件、血管壁面边界条件的 一种或多种；
[0128] 所述血流入口边界条件包括耦合模拟电路入口边界条件、血流压力入口边界条件 和血流速度入口边界条件的一种或多种；
[0129] 所述血流出口边界条件包括模拟电路出口边界条件、血流阻力出口边界条件和小 血管树边界条件的一种或多种；
[0130] 所述血流壁面边界条件包括非滑移壁面边界条件、刚性壁面边界条件、单向流固 耦合壁面边界条件和双向流固耦合壁面边界条件的一种或多种；
[0131] 在所述三维冠状动脉血管模型加载设置的边界条件参数，包括：将所述血流入口 边界条件、血流出口边界条件、血管壁面边界条件加载到所述三维冠状动脉血管模型的相 应位置。
[0132] 图7是重建出的三维冠状动脉一部分，包括一个入口和多个出口。血液从冠状动 脉的入口流入，供给心脏所需要的氧气和养分，以及移走生物代谢所产生的废物，来维持心 脏的正常功能，由于心脏只依靠冠状动脉这唯一的动脉来进行血液供给，没有旁路，所以当 冠状动脉发生疾病导致供血不足时，后果就特别严重，例如：心绞痛，动脉粥样硬化性冠心 病，猝死，心梗等等。
[0133] 由于图7是根据患者在医院做的64排CT数据重建出的，其空间分辨率有限，只能 重建出较大的血管分支，因此重建出的三维模型并不包括直径比较小的小动脉和毛细血管 分支，静脉对心血管供血的影响并不大因此这里并不考虑静脉的血流三维计算。也就是说， 血液从重建出的冠脉三维模型入口流入后，经过较大的血管分支在出口流出，到下游的小 动脉和毛细血管网中。为了弥补三维模型不能模拟小动脉和毛细血管网的不足，我们将下 游小动脉和毛细血管网的流体特性简化为一个方程，或者一个模型来描述，在三维流体计 算中以边界条件的形式加载到出口边界上。
[0134] 因此，图7中三维血管的入口，需要施加入口边界条件以控制：入口血流量的大小 或是流量随时间变化情况，来模拟一个人心脏周期性跳动过程；需要施加壁面边界条件以 控制：壁面的弹性等；需要施加出口边界条件以模拟：下游小动脉和毛细血管的血液流动 情况。
[0135] 可选的，对所述三维冠状动脉血管模型进行边界命名、边界条件参数计算和边界 条件加载，对将边界条件加载好的三维冠状动脉血管模型进行网格划分；所述解算血液在 冠状动脉血管内的三维流动控制方程包括：基于所述前处理处理后的三维冠状动脉血管模 型，对所述三维冠状动脉血管模型网格划分后的每个网格分别建立并解算血液在相应网格 内的三维流动控制方程。
[0136] 如图8所示为本发明实施例中计算域和解析域示意图，前处理部分首先是划分网 格，划分网格有很多种已经公开的、成熟的方法和技术，这里不--列举，本实施例中采用 三棱柱和四面体混合网格划分方法，最大尺寸2mm，最小尺寸0· 2mm。划分网格的目的在于 将复杂的三维几何形状划分为简单、相互连接的几何体，在每个小几何体上面解算三维流 体力学控制方程，最后可求出整体的流体流动情况。图9为局部放大后的网格。
[0137] 前处理第二步是确定边界条件，为了容易理解，本实施例中取最简单的边界条件。
[0138] 1、入口边界条件：为了考察患者血管在一个心脏周期内的不同时刻内部血流的变 化情况，三维流体计算采用瞬态计算。瞬态计算可以看作由很多个稳态计算组成，前一个稳 态计算和后一个稳态计算之间相差一个小的时间间隔△〖，这样很多个稳态计算增量就可 以构成一个完整的心脏周期瞬态计算。例如，可以设定时间增量At为Ie 6s，如果患者心 脏周期为〇. 8s的话，需要进行Se5次稳态计算来完成一个心脏周期计算。
[0139] 本实施例中，入口边界条件选择使用患者手臂测量到的血压数据，测量其几个心 脏周期的血压，选择一个比较稳定、有代表性的血压周期，作为入口边界条件，图8所示入 口处即为某患者测量到的血压-时间数据图。例如，在瞬态计算中，当计算到某一个时刻 时，将三维CFD计算的入口压力调整到当前时刻患者血压测量值，即完成了边界条件的加 载。
[0140] 2、壁面边界条件，本实施例采用刚性壁面边界条件，即血管是非弹性的。真实血管 随着血压增大会膨胀，有一定的弹性，并且对于处于心肌内部的冠脉来说，心脏收缩时会受 到压迫。在这里为了简单起见，不考虑血管的弹性。因此对于网格没有需要特殊处理的地 方。
[0141] 3、出口边界条件：本实施例使用简单的RCR(电阻、电容、电阻）电路模型来模拟下 游小动脉和毛细血管网的流体力学表现。如图8所示出口位置。假设下游的小动脉和毛细 血管网有一个恒定的阻值Rl和R2,这两个阻值的大小与患者身体状况有关，剧烈运动时的 阻值可降到静息时阻值的1/5左右。由电流定律可以得到出口流量F、压力P与阻值R的关 系：
[0142] P = FXR
[0143] 对于本实施例中的出口模型，其出口压力与流量的关系可以表示为：
[0144]
[0145] 上式等号左边包含有流量项，等号右边包含有压力项，每个出口的电阻和电容大 小与出口面积有关，出口面积越大，电容越大，电阻值越小。由此可以完成出口边界条件的 加载。
[0146] 为了模拟下游血管的弹性、血流的惯性、心肌对血管的压迫等等，可在电路模型中 添加一个或多个电容C (模拟血管弹性），电感L (模拟血流惯性），电压源E (模拟心肌对血 管压迫）等等，元件越多所需要的解析式越复杂，需要确定的参数也就越多，但模型就越能 反映人体生理情况。
[0147] 这样就基本完成了 CFD前处理，由于不考虑能量传递（血液的温度并不在感兴趣 范围内），血液的流动遵守质量守恒和动量守恒方程：
[0148] 质量守恒
[0149] V-V^O
[0150] 其中V为速度矢量；
[0151] 动量守恒
[0152]
[0153] 其中p为压力，P为密度,t为时间，μ为血液粘度。由于手动的在大量网格上解 算此方程组有困难，因此需要使用计算机使用Galerkin近似方法解此带有边界问题的微 分方程组。
[0154] 瞬态计算需要考虑流场随时间变化的情况，其计算机解算步骤见图10所示。
[0155] 为了取得感兴趣的计算结果诸如FFR值，可根据FFR的定义来进行计算。在最大 心肌灌注情况下，FFR值可近似认为等于冠状动脉狭窄远端压力Pd与冠状动脉近端压力Pa 之比，如图11所示，标有Pd字样处的FFR值为：
[0156] FFR = Pd/Pa
[0157] 这样通过计算出的压力分布就得到了患者心血管FFR值。
[0158] 每一时间步的计算结果保存在单一文件中，接下来后处理模块就要对这些文件进 行可视化处理，以提取出感兴趣的信息，如图12所示，步骤包括：读取血管血流网格数据； 根据血管网格数据重建血管三维模型；将计算出的血管血流参数加载到所述血管三维模型 的对应位置；以及对血管血流参数进行可视化处理。
[0159] 在本实施例中，血管血流参数包括标量参数和矢量参数。标量参数包括例如血压 和FFR。矢量参数包括例如血流速度和/或血管壁应力。对标量参数进行标记使用数值标 注法和/或颜色标注法，对矢量参数进行标记使用箭头标注法。
[0160] 例如，在采用数值标注法对标量参数进行标记时，将标量参数的整体作为一个数 据集。通过设置数据集的采样频率（1~IOHz)，随机显示个别点处的标量数据值，或通过指 定可视化窗口的大小（例如100X 100)，随机显示以