个体特异性的心血管模型的生成方法及其应用与流程

文档序号:11156020阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种个体特异性的心血管模型的生成方法,所述心血管模型为一维(1D)模型,其特征在于:所述心血管模型是经由图像重构无法得到的微细血管的模型,所述生成方法包括:

对感兴趣的器官执行医学图像数据的采集;

对采集得到的医学图像数据进行分析和分割,以分割出感兴趣器官和目标血管树;

基于所述医学图像数据的分析和分割的结果,计算并重建生成目标血管树的血管中心线及血管壁,从而构成所述目标血管树的三维(3D)模型,以及计算并重建所述目标血管树所在的感兴趣器官区域;

以所述目标血管树的3D模型的出口作为起始,以所述感兴趣器官区域作为界定区域,生成所述微细血管的1D模型。

2.一种利用根据权利要求1所述的生成方法所生成的微细血管的1D模型来为所述目标血管树的3D CFD模型设置出口边界条件的方法,其特征在于所述出口边界条件为基于树形的阻力相关边界条件或基于质量守恒的流量分布边界条件。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述为所述目标血管树的3D CFD模型设置出口边界条件的方法包括如下步骤:为所述微细血管的1D模型生成计算网格,将所述微细血管的1D模型的入口边界条件设置为流量并将其出口边界条件设置为相应的压力或静脉压力,计算所述微细血管的1D模型的各个入口的压力,据计算得到的各个入口的压力和所设置的流量计算各个入口处的微血管阻力,基于此利用各个入口的树形连接关系计算目标血管树的出口处的等效微血管阻力,作为所述目标血管树的3D CFD模型的出口边界条件。

4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述为所述目标血管树的3D CFD模型设置出口边界条件的方法包括如下步骤:为所述微细血管的1D模型生成计算网格,将所述微细血管的1D模型的入口边界条件设置为压力并将其出口边界条件设置为相应的流量,计算所述微细血管的1D模型的各个入口的流量,据计算得到的各个入口的流量利用各个入口的树形连接关系计算目标血管树的出口处的等效流量,作为所述目标血管树的3D CFD模型的出口边界条件。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述微细血管的1D模型出口的相应的流量可以基于指定的流量分布、出口血管的影响区域、或者血液灌注相关的医学图像来获得。

6.一种个体特异性的心血管模型的生成方法,所述心血管模型为一维(1D)模型,其特征在于:所述心血管模型是包含经由图像重构无法得到的微细血管的目标血管树的完整模型,所述生成方法包括:

对感兴趣的器官执行医学图像数据的采集;

对采集得到的医学图像数据进行分析和分割,以分割出感兴趣器官和目标血管树;

基于所述医学图像数据的分析和分割的结果,计算并重建生成目标血管树的血管中心线及血管壁,从而构成所述目标血管树的三维(3D)模型,以及计算并重建所述目标血管树所在的感兴趣器官区域;

以所述目标血管树的3D模型的出口作为起始,以所述感兴趣器官区域作为界定区域,生成所述微细血管的1D模型;

通过将所述3D模型转换回1D模型并与所述微细血管的1D模型整合来得到所述目标血管树的完整的1D模型。

7.一种利用根据权利要求6所述的生成方法所生成的目标血管树的完整的1D模型来为所述目标血管树的3D CFD模型设置入口边界条件的方法,所述方法包括:对所述完整的1D模型进行CFD计算,计算出完整的目标血管树中各处的流量,再将该计算所得的完整的1D模型中与所述目标血管树的3D CFD模型的入口对应各处的流量设置作为所述目标血管树的3D CFD模型的入口边界条件。

8.一种利用根据权利要求6所述的生成方法所生成的目标血管树的完整的1D模型来为所述目标血管树的3D CFD模型设置出口边界条件的方法,所述方法包括:对所述完整的1D模型进行CFD计算,计算出完整的目标血管树中各处的流量及压力,基于完整的1D模型中与所述目标血管树的3D CFD模型的出口对应各处的流量及压力计算得到所述目标血管树的3D CFD模型的出口处的微血管阻力,作为其出口边界条件。

9.一种利用根据权利要求6的生成方法所生成的目标血管树的完整的1D模型来为所述目标血管树的3D CFD模型设置出口边界条件的方法,所述方法包括:对所述完整的1D模型进行CFD计算,计算出完整的目标血管树中各处的流体参数,将完整的1D模型中与所述目标血管树的3D CFD模型的出口对应各处的流体参数设置作为其出口边界条件。

10.一种对目标血管树进行3D-1D耦合计算的方法,所述方法包括如下步骤:

根据权利要求6所述的生成方法生成目标血管树的完整的1D模型以及所述目标血管树的3D模型;

为所述目标血管树的完整的1D模型生成计算网格并设置相应的边界条件,来计算出完整的目标血管树中各处的流体参数;

选择为目标血管树的3D模型的局部还是整体进行CFD计算,为目标血管树的所选择的局部或整体生成计算网格并设置相应的边界条件,来计算出所述目标血管树中相应各处的流体参数,其中

如果选择为目标血管树的3D模型的整体进行CFD计算,将其入口边界条件设置为施加充血状态下该目标血管树的血流量,并将其出口边界条件设置为完整的1D模型中与所述目标血管树的3D模型的局部的出口对应各处的流体参数设置作为其出口边界条件;

如果选择为目标血管树的3D模型的局部进行CFD计算,将其入口边界条件和出口边界条件设置为完整的1D模型中与所述目标血管树的3D模型的局部的入口和出口对应各处的流体参数设置作为其入口边界条件。

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