具有狭窄病变的血管数学模型的合成方法和装置制造方法及图纸

本申请提供了一种具有狭窄病变的血管数学模型的合成方法和装置，包括：根据血管实时直径D

【技术实现步骤摘要】
具有狭窄病变的血管数学模型的合成方法和装置
本专利技术涉及冠状动脉医学
，特别是涉及一种用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法、装置及系统。
技术介绍
人体血液中的脂类及糖类物质在血管壁上的沉积将在血管壁上形成斑块，继而导致血管狭窄；特别是发生在心脏冠脉附近的血管狭窄将导致心肌供血不足，诱发冠心病、心绞痛等病症，对人类的健康造成严重威胁。据统计，我国现有冠心病患者约1100万人，心血管介入手术治疗患者数量每年增长大于10％。冠脉造影CAG、计算机断层扫描CT等常规医用检测手段虽然可以显示心脏冠脉血管狭窄的严重程度，但是并不能准确评价冠脉的缺血情况。为提高冠脉血管功能评价的准确性，1993年Pijls提出了通过压力测定推算冠脉血管功能的新指标——血流储备分数(FractionalFlowReserve，FFR)，经过长期的基础与临床研究，FFR已成为冠脉狭窄功能性评价的金标准。FFR是冠状动脉血管评定参数的一种，微循环阻力指数IMR等属于冠状动脉血管评定参数。在冠状动脉造影图像中，需要结合流体力学分析CFD计算冠状动脉血管评定参数，而现有技术中没有用于流体力学分析的血管数学模型。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法、装置及系统，以解决现有技术中没有用于流体力学分析的血管三维网格模型的问题。为实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，包括：根据血管实时直径Dt、血管中心线长度L和狭窄区间进行三维建模，形成具有狭窄病变区间的三维血管模型；沿着具有狭窄病变区间的所述三维血管模型的圆周面进行N边型网格划分，形成单层网格模型，其中N≥6；对所述单层网格模型进行表面分层化处理，形成双层网格模型，即血管数学模型。可选地，上述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，所述沿着具有狭窄病变区间的所述三维血管模型的圆周面进行N边型网格划分，形成单层网格模型，其中N≥6的方法包括：沿着所述具有狭窄病变区间的所述三维血管模型的圆周面，以三角形为最小单元进行网格划分；按照顺序，每N个三角形组合转换成1个N边形，形成N边形初始网格；删除所述N边形初始网格中每个N边形内部的连接线，形成单层N边形网格模型，其中N≥6。可选地，上述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，所述沿着所述具有狭窄病变区间的所述三维血管模型的圆周面，以三角形为最小单元进行网格划分的方法包括：将具有狭窄病变区间的所述三维血管模型分割成K段，在每分段所述三维血管模型的圆周面上，以三角形为最小单元进行网格划分。可选地，上述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，作为最小单元的所述三角形为等腰三角形。可选地，上述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，所述对所述单层网格模型进行表面分层化处理，形成双层网格模型，即血管数学模型的方法包括：获取血管壁厚h；根据所述血管壁厚h、血管起始直径D起、血管结束直径D末和血管中心线长度L进行三维建模，在所述单层网格模型内表面或者外表面形成圆台三维模型；根据所述单层网格模型的获取方法，沿着所述圆台三维模型的圆周面进行N边型网格划分，形成另一单层网格模型；两层所述单层网格模型与所述血管壁厚h，形成所述双层网格模型，即所述血管数学模型。可选地，上述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，所述根据血管实时直径Dt、血管中心线长度L和狭窄区间进行三维建模，形成具有狭窄病变区间的三维血管模型的方法包括：获取至少两个体位的冠状动脉二维造影图像；根据所述冠状动脉二维造影图像，获得血管实时直径Dt，以及血管中心线拉直后的长度L；根据所述Dt和L三维建模，形成圆台三维模型；获取所述冠状动脉的狭窄区间；将所述狭窄区间对应投影到所述圆台三维模型上，获得所述具有狭窄病变区间的三维血管模型。可选地，上述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，所述根据所述冠状动脉二维造影图像，获得血管实时直径Dt，以及血管中心线拉直后的长度L的方法包括：沿着冠脉入口至冠脉末端方向，从每个体位的所述冠状动脉二维造影图像中均提取一条血管中心线；根据所述冠状动脉二维造影图像和所述血管中心线获取拉直血管图像；根据拉直后的所述血管中心线和所述拉直血管图像，获取拉直后的血管轮廓线；获取拉直后的血管的几何信息，包括：血管实时直径Dt，及血管中心线拉直后的长度即中心直线长度L。可选地，上述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，所述根据所述Dt和L三维建模，形成圆台三维模型的方法包括：根据所述几何信息、所述中心线和所述轮廓线进行三维建模，获得具有狭窄病变区间的三维血管模型；从所述血管实时直径Dt内获取血管起始直径D起和血管结束直径D末；根据所述D起、D末和L进行三维建模，形成所述圆台三维模型。可选地，上述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，在所述获取至少两个体位的冠状动脉二维造影图像之后，在所述根据所述冠状动脉二维造影图像，获得血管实时直径Dt内获取血管起始直径D起和血管结束直径D末，以及血管中心线拉直后的长度L之前还包括：从所述冠状动脉二维造影图像中获取感兴趣的血管段；拾取所述感兴趣的血管段的起始点和结束点；从所述冠状动脉二维造影图像中分割出所述起始点、结束点对应的局部血管区域图。可选地，上述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，所述从所述冠状动脉二维造影图像中分割出所述起始点、结束点对应的局部血管区域图的方法还包括：拾取所述感兴趣的血管段的至少一个种子点；分别对起始点、种子点、结束点的相邻两点间的二维造影图像进行分割，得到至少两个局部血管区域图。可选地，上述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，所述沿着冠脉入口至冠脉末端方向，从每个体位的所述冠状动脉二维造影图像中均提取一条血管中心线的方法包括：对所述局部血管区域图做图像增强处理，得到对比强烈的粗略血管图；对所述粗略血管图做网格划分，沿着所述起始点至所述结束点方向，提取至少一条血管路径线；选取一条所述血管路径线作为所述血管中心线。可选地，上述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，所述对所述粗略血管图做网格划分，沿着所述起始点至所述结束点方向，提取至少一条血管路径线的方法包括：对所述粗略血管图进行网格划分；沿着所述起始点至所述结束点的血管延伸方向，搜索所述起始点与周边n个网格上的交叉点的最短时间路径作为第二个点，搜索本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，其特征在于，包括：/n根据血管实时直径D

【技术特征摘要】
1.用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，其特征在于，包括：
根据血管实时直径Dt、血管中心线长度L和狭窄区间进行三维建模，形成具有狭窄病变区间的三维血管模型；
沿着具有狭窄病变区间的所述三维血管模型的圆周面进行N边型网格划分，形成单层网格模型，其中N≥6；
对所述单层网格模型进行表面分层化处理，形成双层网格模型，即血管数学模型。


2.根据权利要求1所述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，其特征在于，所述沿着具有狭窄病变区间的所述三维血管模型的圆周面进行N边型网格划分，形成单层网格模型，其中N≥6的方法包括：
沿着所述具有狭窄病变区间的所述三维血管模型的圆周面，以三角形为最小单元进行网格划分；
按照顺序，每N个三角形组合转换成1个N边形，形成N边形初始网格；
删除所述N边形初始网格中每个N边形内部的连接线，形成单层N边形网格模型，其中N≥6。


3.根据权利要求2所述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，其特征在于，所述沿着所述具有狭窄病变区间的所述三维血管模型的圆周面，以三角形为最小单元进行网格划分的方法包括：
将具有狭窄病变区间的所述三维血管模型分割成K段，
在每分段所述三维血管模型的圆周面上，以三角形为最小单元进行网格划分。


4.根据权利要求2所述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，其特征在于，作为最小单元的所述三角形为等腰三角形。


5.根据权利要求1所述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，其特征在于，所述对所述单层网格模型进行表面分层化处理，形成双层网格模型，即血管数学模型的方法包括：
获取血管壁厚h；
根据所述血管壁厚h、血管起始直径D起、血管结束直径D末和血管中心线长度L进行三维建模，在所述单层网格模型内表面或者外表面形成圆台三维模型；
根据所述单层网格模型的获取方法，沿着所述圆台三维模型的圆周面进行N边型网格划分，形成另一单层网格模型；
两层所述单层网格模型与所述血管壁厚h，形成所述双层网格模型，即所述血管数学模型。


6.根据权利要求1所述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，其特征在于，所述根据血管实时直径Dt、血管中心线长度L和狭窄区间进行三维建模，形成具有狭窄病变区间的三维血管模型的方法包括：
获取至少两个体位的冠状动脉二维造影图像；
根据所述冠状动脉二维造影图像，获得血管实时直径Dt，以及血管中心线拉直后的长度L；
根据所述Dt和L三维建模，形成圆台三维模型；
获取所述冠状动脉的狭窄区间；
将所述狭窄区间对应投影到所述圆台三维模型上，获得所述具有狭窄病变区间的三维血管模型。


7.根据权利要求6所述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，其特征在于，所述根据所述冠状动脉二维造影图像，获得血管实时直径Dt，以及血管中心线拉直后的长度L的方法包括：
沿着冠脉入口至冠脉末端方向，从每个体位的所述冠状动脉二维造影图像中均提取一条血管中心线；
根据所述冠状动脉二维造影图像和所述血管中心线获取拉直血管图像；
根据拉直后的所述血管中心线和所述拉直血管图像，获取拉直后的血管轮廓线；
获取拉直后的血管的几何信息，包括：血管实时直径Dt，及血管中心线拉直后的长度即中心直线长度L。


8.根据权利要求6所述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，其特征在于，所述根据所述Dt和L三维建模，形成圆台三维模型的方法包括：
根据所述几何信息、所述中心线和所述轮廓线进行三维建模，获得具有狭窄病变区间的三维血管模型；
从所述血管实时直径Dt内获取血管起始直径D起和血管结束直径D末；
根据所述D起、D末和L进行三维建模，形成所述圆台三维模型。


9.根据权利要求6所述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，其特征在于，在所述获取至少两个体位的冠状动脉二维造影图像之后，在所述根据所述冠状动脉二维造影图像，获得血管实时直径Dt内获取血管起始直径D起和血管结束直径D末，以及血管中心线拉直后的长度L之前还包括：
从所述冠状动脉二维造影图像中获取感兴趣的血管段；
拾取所述感兴趣的血管段的起始点和结束点；
从所述冠状动脉二维造影图像中分割出所述起始点、结束点对应的局部血管区域图。


10.根据权利要求9所述的用于流体力学分析的具有狭窄病变区间的血管数学模型的合成方法，其特征在于，所述从所述冠状动脉二维造影图像中分割出所述起始点、结束点对应的局部血管区域图的方法还包括：
拾取所述感兴趣的血管段的至少一个种子点；
分别对起始点、种子点、结束点的相邻两点间的二维造影图像进行分割，得到至少两个局部血管区域图。

【专利技术属性】
技术研发人员：王之元，刘广志，徐磊，王鹏，
申请(专利权)人：苏州润迈德医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32