一种非疾病诊断用途的用于预测支路血管流场的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种非疾病诊断用途的用于预测支路血管流场的方法及系统，所述方法包括以下步骤：构建获得支路血管物理分析模型；采用拉丁超立方抽样方法，构建获得支路血管物理分析模型的样本集；构建获得深度核学习模型的训练数据集和验证数据集；采用一阶随机梯度优化算法训练，获得训练后的预测模型；通过验证数据集对训练后的预测模型进行验证，达到预设精度后，获得训练好的预测模型；获取待预测支路血管的几何设计参数，并馈入到获得的训练好的预测模型中，输出获得支路血管流场预测值。本发明专利技术能够实现对支路血管流场的快速、准确预测。

【技术实现步骤摘要】
一种非疾病诊断用途的用于预测支路血管流场的方法及系统
本专利技术属于生物流体力学及人工智能
，特别涉及一种非疾病诊断用途的用于预测支路血管流场的方法及系统。
技术介绍
在生物流体力学，特别是血液动力学领域的研究中，典型的研究对象包括各类支路丛生、结构复杂的血管，如冠状动脉血管等。对于这些类型的血管而言，其中的支路血管与主干血管的几何尺度差异悬殊。传统方法中，通常直接采用标准计算流体力学方法分析包括支路血管在内的整个血管流场，为此需要构造多尺度的几何以及流体力学模型，网格剖分方法与数值离散格式都十分复杂，并且算法稳定度低、难以收敛，计算过程相当耗时，严重阻碍了计算仿真方法在该领域的应用与推广。综上，亟需一种新的非疾病诊断用途的用于预测支路血管流场的方法及系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种非疾病诊断用途的用于预测支路血管流场的方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术以深度核学习为基础，引入基本的流体力学关系式作为约束来训练模型，最终将原来需要复杂数值计算来解决的问题转化为简单的前向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非疾病诊断用途的用于预测支路血管流场的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，基于待分析支路血管，构建获得支路血管几何模型；基于支路血管几何模型，构建获得支路血管物理分析模型；/n步骤2，采用拉丁超立方抽样方法，构建获得支路血管物理分析模型的样本集；/n步骤3，通过仿真或实验方法，获得支路血管物理分析模型的样本集中各个样本的解；基于获得的解，构建获得深度核学习模型的训练数据集和验证数据集；/n步骤4，基于步骤3获得的训练数据集对预构建的支路血管流场预测深度核学习模型采用一阶随机梯度优化算法训练，获得训练后的预测模型；通过验证数据集对训练后的预测模型进行验证，达到预设精度后，获得训练...

【技术特征摘要】
1.一种非疾病诊断用途的用于预测支路血管流场的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，基于待分析支路血管，构建获得支路血管几何模型；基于支路血管几何模型，构建获得支路血管物理分析模型；
步骤2，采用拉丁超立方抽样方法，构建获得支路血管物理分析模型的样本集；
步骤3，通过仿真或实验方法，获得支路血管物理分析模型的样本集中各个样本的解；基于获得的解，构建获得深度核学习模型的训练数据集和验证数据集；
步骤4，基于步骤3获得的训练数据集对预构建的支路血管流场预测深度核学习模型采用一阶随机梯度优化算法训练，获得训练后的预测模型；通过验证数据集对训练后的预测模型进行验证，达到预设精度后，获得训练好的预测模型；
步骤5，获取待预测支路血管的几何设计参数，并馈入到步骤4获得的训练好的预测模型中，输出获得支路血管流场预测值。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中所述的预构建的支路血管流场预测深度核学习模型包括：
输入层，所述输入层的输入包括：支路血管中一点的时空坐标、支路血管的设计参数；
隐藏层，用于对输入的时空坐标及设计参数进行前向传播，获得支路血管物理场的特征并输出；用于作为深度核学习模型的“深度”部分；
高斯过程层，用于对隐藏层输出的特征进行高斯过程回归，获得一个含概率信息的流场预测结果；用于作为深度核学习模型的“核”部分；
预测输出层，用于将深度核学习模型的流场预测结果输出；
自动微分器层，用于对深度核学习模型预测得到的流场物理量进行自动微分运算，输出预测结果的各阶导数值；
极大似然估计层，所述极大似然估计层的输入为自动微分器层的输出；用于按照极大似然估计法计算流场预测损失函数的各个分项；
损失函数层，用于将极大似然估计层输出的损失函数分项求和，求得支路血管预测的总损失函数。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述基于待分析支路血管，构建获得支路血管几何模型的具体步骤包括：
根据预设的待分析支路血管的形状、尺寸或者采集的待分析支路血管的形状、尺寸，构建参数化的支路血管几何模型G；其中，采用三维坐标x＝(x1,x2,x3)来描述空间中的位置，则G＝{x|g(x；λ)≤0}；
其中，g为约束支路血管几何模型在空间中范围的多元函数；λ＝(λ1,λ2,…,λn)是支路血管几何模型的n个设计参数，g(x；λ)≤0为限定空间中的一个单连通几何区域。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述基于支路血管几何模型，构建获得支路血管物理分析模型的具体步骤包括：
按照支路血管的行为模式，为支路血管几何模型G选择流体力学模型与边界条件；其中，物理场记为共计m个，每一个分量都是标量场；对于矢量场，将其分解为标量场；
采用控制方程组来表述区域内的流体运动方程；其中，为k个表述控制体内流体守恒量的方程项，
支路血管物理分析模型P表示为，



其中，表示初始条件，表示边界条件，表示支路血管几何模型G的边界。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢永慧，尤佳睿，刘天源，张荻，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61