鼠标所在位置为中心点的100X 100区 域内的标量数据值。
[0161] 在采用颜色标注发法对标量参数进行标记时，可以创建一个颜色查询表，设定颜 色的索引号范围，按HSVA (色调、饱和度、亮度和透明度）颜色规范指定色调、饱和度、亮度 和透明度的范围，之后各个索引号对应的颜色值将自动生成，通过颜色映射就是将标量值 映射到这些索引号的过程，之后这样在可视化时，与索引号对应的颜色将作为数据中相应 部分的颜色显示出来，如图13,图14所示。
[0162] 在用箭头标注法对矢量数据进行标记时，可以采用箭头标注方法进行流体力学计 算结果中矢量数据的可视化，获得形象直观的血管状态分布图。例如，对于一个矢量数据， 求出三维空间内3个分量的合成矢量，用箭头长短表示合成矢量的大小，用箭头所指方向 表示合成矢量的方向，之后可视化时，将箭头放置在相应的点上，并指向向量的方向。
[0163] 显示模块用于将某一特定时刻的血管血流参数用云图显示并将某一时间段内的 血管血流参数用动画显示。例如，将血管三维模型和特定时刻的血流参数在同一可视化窗 口中显示，得到特定时刻血管的状态分布图，直观显示某一时刻血管的不同位置处的属性 值：血流储备分数、血流压力、血液流速、血管壁应力等，通过属性值的对比可以容易的发现 异常值。
[0164] 在连续时间段内，将多个特定时刻的血管三维模型和血流参数在同一可视化窗口 中按时间顺序显示，可以得到连续时间段内血管的状态分布图，用来模拟一个或多个心动 周期内，心血管的同一位置处的属性值：血流储备分数、血流压力、血液流速、血管壁应力等 的变化情况。
[0165] 采用本发明所包含的对血管中血流数据进行处理的模块，可以直观的体现出血管 中的血流数据。
[0166] 上述方法，包括血管三维模型重建、CFD前处理、CFD计算、后处理四个功能模块可 以用c、c++语言或其他编程语言编写成一个或多个计算机系统可执行的程序。该一个或多 个程序存储在计算机系统硬盘或光盘等永久存储介质中，能够在上述计算机系统中自动地 或者人工控制地运行，完成该发明方法所描述的目的。
[0167] 在本发明上述各实施例中，实施例的序号和/或先后顺序仅仅便于描述，不代表 实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见 其他实施例的相关描述。
[0168] 最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不 超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和 变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实 施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执 行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来 要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包 括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
【主权项】
1. 一种基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真系统，其特征在于，包括： 计算机断层扫描数据获取系统，所述计算机断层扫描数据获取系统用于获取人体心血 管的计算机断层扫描图像序列； 血管三维模型重建系统，所述血管三维模型重建系统用于对所述计算机断层扫描数据 进行提取，根据所述人体心血管的计算机断层扫描图像序列提取冠状动脉血管的断层扫描 图像序列，对提取出的图像序列三维重建得到三维冠状动脉血管模型； CFD前处理系统，所述CFD前处理系统用于对所述三维冠状动脉血管模型进行流体力 学计算所需的前处理，所述前处理包括：在所述三维冠状动脉血管模型加载计算设置以及 边界条件参数，进行网格划分； CFD计算系统，所述CFD计算系统用于解算血液在冠状动脉血管内的三维流动控制方 程，输出计算结果，所述计算结果包括压力、血流储备分数、血液流速中的一种或多种； 后处理系统，所述后处理系统将所述计算结果附加到所述三维冠状动脉血管模型的对 应位置，并进行压力、血液流速、血流储备分数的彩色云图显示。2. 根据权利要求1所述的基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真系统，其特征在于， 所述血管三维模型重建系统还用于： 检查计算机断层扫描数据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； 如果所述三维冠状动脉血管模型拟进行冠状动脉搭桥，则在重建出的三维冠状动脉血 管模型上将主动脉与冠状动脉血管系统进行连接。3. 根据权利要求1所述的基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真系统，其特征在于， 所述CFD前处理系统还用于： 划分网格、确定边界条件以及确定CFD计算所使用的血液物性参数。4. 根据权利要求1所述的基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真系统，其特征在于， 所述边界条件参数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； 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； 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； 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； 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。5. 根据权利要求1所述的基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真系统，其特征在于， 所述CFD前处理系统包括： 模型边界命名模块，用于对所述三维冠状动脉血管模型进行边界命名； 模型边界条件参数计算模块，用于对所述三维冠状动脉血管模型进行边界条件参数计 算； 加载模块，用于对所述三维冠状动脉血管模型进行边界条件加载； 模型网格划分模块，用于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CFD计算系统在进行三维流动控制方程时，具体用于基于CFD前处理系统处理后 的所述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剖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。6. -种基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真方法，其特征在于，包括： 获取人体心血管的计算机断层扫描图像序列； 根据所述人体心血管的计算机断层扫描图像序列提取出冠状动脉血管的计算机断层 扫描数据，对提取出的图像序列进行三维重建得到三维冠状动脉血管模型； 对所述三维冠状动脉血管模型进行流体力学计算所需的前处理，包括划分网格、加载 计算设置以及边界条件参数； 解算血液在冠状动脉血管内的三维流动控制方程，输出计算结果，所述计算结果包括 压力、血流储备分数、血液流速中的一种或多种； 将所述计算结果附加到所述三维冠状动脉血管模型的对应位置，进行压力、速度、血流 储备分数的彩色云图显示。7. 根据权利要求6所述的基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真方法，其特征在于， 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： 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。8. 根据权利要求6所述的基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真方法，其特征在于， 重建得到三维冠状动脉血管模型之后，还包括： 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； 如果所述三维冠状动脉血管模型拟进行冠状动脉搭桥，则在重建出的三维冠状动脉血 管模型上将主动脉与冠状动脉血管系统进行连接。9. 根据权利要求6所述的基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真方法，其特征在于， 所述边界条件参数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； 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； 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； 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； 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。10.根据权利要求6所述的基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真方法，其特征在于， 所述前处理包括：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。
【专利摘要】本发明提供一种基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真系统和方法，包括：计算机断层扫描数据获取系统，用于获取人体心血管的计算机断层扫描图像序列；血管三维模型重建系统，对提取出的图像序列三维重建得到三维冠状动脉血管模型；CFD前处理系统，对所述三维冠状动脉血管模型进行流体力学计算所需的前处理；CFD计算系统，解算血液在冠状动脉血管内的三维流动控制方程，输出计算结果；后处理系统，将所述计算结果附加到所述三维冠状动脉血管模型的对应位置，并进行彩色云图显示。本发明采用计算冠状动脉FFR作为评估冠状动脉功能的标准，避免了通过冠状动脉解剖学角度判断心肌供血情况带来的不足，对患者没有创伤并且成本较低。
【IPC分类】G06T19/20, G06T17/30
【公开号】CN105096388
【申请号】CN201410165909
【发明人】林君山, 丁笑天, 刘豆豆, 端木正, 吴焕焕, 雷达
【申请人】北京冠生云医疗技术有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年4月23日