TIPS制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
TIPS血流参数计算方法及术后血栓风险预测方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，更为具体的，涉及一种
TIPS
血流参数计算方法及术后血栓风险预测方法
。

技术介绍

[0002]经颈静脉肝内门体分流术
(transjugular intrahepatic portosystemic stent
，
TIPS)
是指采用特殊的介入治疗器械，在
X
线透视导引下，经颈静脉入路，建立肝内的位于肝静脉及门静脉主要分支之间的人工分流通道，并以金属内支架维持其永久性通畅，达到降低门脉高压后控制和预防食道胃底静脉曲张破裂出血，促进腹水吸收
。
而门脉高压患者行
TIPS
手术时，会余留一部分支架在门静脉中，这将给门静脉的血液带来扰动，从而改变门静脉的血流动力学特征，此时血液对壁面产生的剪切力产生变化，血流不是单一的层流流动，而是产生涡旋
、
二次流等
。
血液粒子在血管中某区域具有很高的旋转速度，这些血细胞旋转的区域很容易发生细胞积聚现象，因此在这个区域很容易形成血栓
。
血栓的形成是非侵入性的，静脉血栓的弹性与血栓形成之后所经历的时间有关，血栓形成之后经历的时间越长，血栓的弹性越小
。
血管的壁面剪切力小于
0.4Pa
之后，白细胞容易聚集在壁面从而形成血栓
。
[0003]目前对经颈静脉肝内门体分流术后的血流动力学研究较少，预测其术后血栓风险的手段更是匮乏，而门静脉血栓增长将堵塞门静脉的血流或者堵塞
Tips
支架构建的血流通道，再次导致门静脉高压，引发一系列门脉高压并发症
。
通过对
Tips
术后血栓风险进行预测，能够尽早对患者进行干预，根据实际情况，选择合适的解决方案，这对临床诊疗决策具有重大意义
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种
TIPS
血流参数计算方法及术后血栓风险预测方法，实现对门静脉高压经颈静脉肝内门体分流术术后血栓增长风险的预测，以辅助临床决策，能够尽早对患者作出相应的措施及干预，以防引起更恶劣的后果
。
[0005]本专利技术的目的是通过以下方案实现的：
[0006]一种
TIPS
手术血流动力学参数的计算方法，包括以下步骤：
[0007]S1
，获取患者术前以及术后
CTA
影像以及超声数据；
[0008]S2
，根据
CTA
影像对患者肝脏循环系统进行血运重建；
[0009]S3
，对患者术前肝脏循环系统几何模型进行数值模拟，并调整患者特异性参数，以匹配患者实际测量的相应参数；
[0010]S4
，对术后肝脏循环系统几何模型进行数值模拟，以计算相应的血流动力学参数
。
[0011]进一步地，在步骤
S1
中，获取患者术前的
CTA
影像数据采用
CT
断层扫描获取；获取患者的超声数据采用多普勒超声设备对患者的血流信息进行采集
。
[0012]进一步地，在步骤
S1
中，通过用
CT
断层扫描获取的数据以
DICOM
格式保存
。
[0013]进一步地，在步骤
S2
中，所述根据
CTA
影像对患者肝脏循环系统进行血运重建，包括子步骤：
[0014]S21
，分别对
Tips
术前以及术后的肝脏循环系统进行血运重建，获得待处理的影像数据的肝脏循环系统图像；
[0015]S22
，基于阈值分割提取个性化的肝脏循环系统模型，设置阈值范围并结合区域增长工具，分割门静脉
、
肝静脉以及肝脏，并对分割结果进行细化处理，去除几何模型表面的尖角，以获得较为准确且精细的肝脏循环系统几何模型
。
[0016]进一步地，在步骤
S3
中，所述对患者术前肝脏循环系统几何模型进行数值模拟，用于确定患者特异性肝脏粘性阻力以及惯性阻力
。
[0017]进一步地，在步骤
S3
中，所述对患者术前肝脏循环系统几何模型进行数值模拟，并调整患者特异性参数，以匹配患者实际测量的相应参数，包括如下子步骤：
[0018]S31
，采用非结构化网格的划分方法对肝脏循环系统的几何模型进行离散；
[0019]S32
，门静脉血流雷诺数
Re<2000
，认为门静脉血流为层流流动；设血液为连续均质不可压缩的非牛顿流体，其动力粘度
μ
参考非牛顿流体中
Carreau
‑
Yasuda
模型，数值模拟满足连续性方程和纳维斯托克斯方程
Navier
‑
Stokes
如下：
[0020]连续性方程为：
[0021][0022]Navier
‑
Stokes
方程为：
[0023][0024]式中，
ρ
是流体密度，
u
，
v
，
w
是流体在
t
时刻，在点
(x,y,z)
处的速度分量，
p
是压强，
F
x
、F
y
、F
z
是单位体积流体在点
(x,y,z)
处受的外力的分量，
μ
是动力粘度；
[0025]将人体肝脏视为一种具有多孔介质特征的生物脏器，血液从门静脉流入后，经过肝血窦流入肝静脉分支；生物流体在脏器内的流动规律用
Darcy
‑
Forchheimer
模型定律描述，结合肝脏硬度调节多孔介质参数
。
[0026]进一步地，在步骤
S4
中，所述对术后肝脏循环系统几何模型进行数值模拟，以计算相应的血流动力学参数，具体包括子步骤：
[0027]S41
，使用与步骤
S2
相同的血运重建方法，根据
Tips
术后的
CTA
影像，对肝脏循环系统进行血运重建；
[0028]S42
，使用与步骤
S21
相同的网格划分方法，对术后的三维几何模型划分非结构化网格；
[0029]S43
，使用术前数值模拟确定的患者肝脏粘性阻力和惯性阻力，对术后模型进行数值模拟，计算血流动力学参数，以获取肝脏循环系统的血流动力学特征，所述血流动力学参数包括时均壁面剪切应力
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
TIPS
手术血流动力学参数的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
，获取患者术前以及术后
CTA
影像以及超声数据；
S2
，根据
CTA
影像对患者肝脏循环系统进行血运重建；
S3
，对患者术前肝脏循环系统几何模型进行数值模拟，并调整患者特异性参数，以匹配患者实际测量的相应参数；
S4
，对术后肝脏循环系统几何模型进行数值模拟，以计算相应的血流动力学参数
。2.
根据权利要求1所述的
TIPS
手术血流动力学参数的计算方法，其特征在于，在步骤
S1
中，获取患者术前的
CTA
影像数据采用
CT
断层扫描获取；获取患者的超声数据采用多普勒超声设备对患者的血流信息进行采集
。3.
根据权利要求2所述的
TIPS
手术血流动力学参数的计算方法，其特征在于，在步骤
S1
中，通过用
CT
断层扫描获取的数据以
DICOM
格式保存
。4.
根据权利要求1所述的
TIPS
手术血流动力学参数的计算方法，其特征在于，在步骤
S2
中，所述根据
CTA
影像对患者肝脏循环系统进行血运重建，包括子步骤：
S21
，分别对
Tips
术前以及术后的肝脏循环系统进行血运重建，获得待处理的影像数据的肝脏循环系统图像；
S22
，基于阈值分割提取个性化的肝脏循环系统模型，设置阈值范围并结合区域增长工具，分割门静脉
、
肝静脉以及肝脏，并对分割结果进行细化处理，去除几何模型表面的尖角，以获得较为准确且精细的肝脏循环系统几何模型
。5.
根据权利要求1所述的
TIPS
手术血流动力学参数的计算方法，其特征在于，在步骤
S3
中，所述对患者术前肝脏循环系统几何模型进行数值模拟，用于确定患者特异性肝脏粘性阻力以及惯性阻力
。6.
根据权利要求1所述的
TIPS
手术血流动力学参数的计算方法，其特征在于，在步骤
S3
中，所述对患者术前肝脏循环系统几何模型进行数值模拟，并调整患者特异性参数，以匹配患者实际测量的相应参数，包括如下子步骤：
S31
，采用非结构化网格的划分方法对肝脏循环系统的几何模型进行离散；
S32
，门静脉血流雷诺数
Re<2000
，认为门静脉血流为层流流动；设血液为连续均质不可压缩的非牛顿流体，其动力粘度
μ
参考非牛顿流体中
Carreau
‑
Yasuda
模型，数值模拟满足连续性方程和纳维斯托克斯方程
Navier
‑
Stokes
如下：连续性方程为：
Navier
‑
Stokes
方程为：式中，
ρ
是流体密度，
u
，
v
，
w
是流体在
t
时刻，在点
(x,y,z)
处的速度分量，
p
是压强，
F
x

【专利技术属性】
技术研发人员：张泰略，
申请(专利权)人：华西精创医疗科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：