【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医学检验领域，尤其涉及一种基于血流储备分数无创评估肾动脉狭窄程度的系统。
技术介绍
1、目前ctffr方法只在冠状动脉中应用，例如在已公布专利cn114947910a中记载的那样。目前对肾动脉狭窄程度的功能学评估缺少有效的方法。因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于血流储备分数无创评估肾动脉狭窄程度的系统。
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是目前对肾动脉狭窄程度的功能学评估缺少有效的方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于血流储备分数无创评估肾动脉狭窄程度的系统。
3、在本专利技术的一个实施方式中，提供了一种基于血流储备分数无创评估肾动脉狭窄程度的系统，其包括应用计算流体力学来计算血流储备分数的装置和处理器，
4、所述应用计算流体力学来计算血流储备分数的装置包括：
5、血管树模型生成模块，用于获取医学图像、执行分割并重建个体的血管树的几何模型；
6、微循环血管模块，用于建立微循环血管模型以及计算微循环血管阻力；
7、计算网格生成模块，用于为所述血管树的几何模型生成计算流体力学(cfd)的计算网格，从而建立所述血管树的计算流体力学模型；
8、属性设置模块，用于设置血液的物理属性以及流动方程；
9、边界条件设置模块，用于为所建立的所述血管树的计算流体力学模型设置相应的入口边界条件和出口边界条件；
10、求解器，用
11、后处理模块，用于对由所述求解器对所建立的血管树的计算流体力学模型进行求解所得到的所述流体参数进行后处理，以得到血管树各处的血流储备分数；
12、所述处理器用于将所述后处理模块得到的血流储备分数转化为肾动脉狭窄程度。
13、优选地，建立微循环血管模型以及计算微循环血管阻力的具体步骤如下：
14、1)设定肾动脉分叉前后血管半径之间存在以下关系：分叉前血管半径的n次方＝分叉后肾动脉半径的n次方之和；
15、2)设定肾动脉末端每根毛细血管供血的肾脏体积相同，基于每个肾动脉出口半径，按照血管分叉时的关系求出各个肾动脉出口供血肾脏的体积；
16、3)基于每个肾动脉出口半径以及肾动脉出口供血肾脏体积在每个肾动脉出口处生成相应的小血管树模型，血管树最小半径小于等于0.005mm；
17、4)基于生成的小血管树模型和患者的血常规数据，利用泊肃叶定理和法林效应计算各个肾动脉出口的微循环阻力值。
18、优选地，所述步骤1)中n的取值范围为2-3，更优选地，n为2.85。
19、优选地，所述步骤2)中求解各个肾动脉出口供血肾脏的体积方法如下：供血肾脏的体积＝肾脏体积×(该肾动脉出口半径的n次方)/(所有肾动脉出口半径的n次方之和)。
20、优选地，所述步骤3)中所述生成小血管树模型方法如下：
21、将肾动脉供血肾脏体积等效为一个球，在球的表面取一个点作为肾动脉出口所在的位置，过这个点将球均分为两个半球，找到两个半球的质心分别与球面这点相连，认为这两条线段是这个肾动脉出口下一次分叉后的两段血管，两段血管半径相同，分叉后血管半径＝0.5的(1/n)次方×分叉前血管半径，并且认为分叉后每根血管供血肾脏体积为半球体积；判断每个分叉后的血管半径是否小于等于0.005mm，大于0.005mm的继续进行上述步骤，直至分叉后的血管半径小于等于0.005mm。
22、优选地，所述步骤4)中计算各个肾动脉出口的微循环阻力值方法如下：
23、利用泊肃叶定理计算各段血管的阻力值，其中式子中的粘性系数利用法林效应进行给出，法林效应中的红细胞压积由患者血常规数据确定，利用电阻的串联并联定理计算得到各个肾动脉出口的微循环阻力值。
24、优选地，所述步骤4)中计算各个肾动脉出口的微循环阻力值方法使用的法林效应含法林效应的逆转。
25、优选地，所述计算网格生成模块用于建立肾动脉树模型的三维cfd网格。
26、优选地，所述边界条件设置模块在为建立所述血管树的分支的三维计算流体力学模型以供求解得到流体参数时被配置为：
27、1)将所述血管树的分支的三维计算流体力学模型的入口边界条件设置为肱动脉血液压力，出口边界条件设置为肱动脉血液压力的70％(可根据收敛状况适当减小)；
28、2)进行计算流体力学仿真，求解不可压缩的ns方程，获得三维血管树各个出口处的血液流量；
29、3)通过肾动脉入口处血液压力，肾动脉出口处血液压力，各个出口的血液流量，计算肾动脉入口到各个出口的等效阻力；
30、4)等效阻力加上肾动脉下游微血管阻力获得这个支路的总阻力；
31、5)肾动脉入口处血液压力与某个支路的总阻力的比值即为修正后这个支路的血液流量；
32、6)将所述微循环血管的所述一维模型的入口边界条件设置为修正后出口处的血流量，将其出口边界条件设置为静脉压力；
33、7)求解获得一维模型入口处的血液压力；
34、8)将所述血管树的分支的三维计算流体力学模型的出口边界条件设置为修正后的微循环血管入口处的血液压力；
35、9)计算各个肾动脉修正后的出口压力，修正压力＝(上次计算出口边界的压力×19+一维模型入口处血液压力)/20，所述修正方程的系数可以根据收敛性调节。
36、优选地，属性设置模块设定血液为牛顿流体(或广义牛顿流体)、采用层流模型进行数值仿真、设置符合个体特异性的血液密度及血流粘性(血常规数据确定红细胞压积结合法林效应公式给出)，所述流动方程例如包括所述血液的流动为定常流动(入口边界为肱动脉平均动脉压)或非定常流动、基于不可压流navier-stokes方程组等等。
37、优选地，所述后处理模块通过所述计算肾动脉血管树各截面上的平均动脉压，并将其除以肱动脉的平均动脉压得到血流储备分数。
38、本专利技术将ctffr引入评估肾动脉功能学狭窄程度，基于cta影像数据和计算流体力学无创获得相关血液动力学参数，进而评估肾动脉狭窄程度，填补对肾动脉狭窄程度的功能学评估的空白。
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1.一种基于血流储备分数无创评估肾动脉狭窄程度的系统，其包括应用计算流体力学来计算血流储备分数的装置和处理器，
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述建立微循环血管模型以及计算微循环血管阻力的具体步骤如下：
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述步骤1)中n的取值范围为2-3，更优选地，n为2.85。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述步骤2)中求解各个肾动脉出口供血肾脏的体积方法如下：供血肾脏的体积＝肾脏体积×(该肾动脉出口半径的n次方)/(所有肾动脉出口半径的n次方之和)。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述步骤3)中所述生成小血管树模型方法如下：将肾动脉供血肾脏体积等效为一个球，在球的表面取一个点作为肾动脉出口所在的位置，过这个点将球均分为两个半球，找到两个半球的质心分别与球面这点相连，认为这两条线段是这个肾动脉出口下一次分叉后的两段血管，两段血管半径相同，分叉后血管半径＝0.5的(1/n)次方×分叉前血管半径，并且认为分叉后每根血管供血肾脏体积为半球体积；判断每个分叉后的血管半径是否小于等于0
6.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述步骤4)中计算各个肾动脉出口的微循环阻力值方法如下：利用泊肃叶定理计算各段血管的阻力值，其中式子中的粘性系数利用法林效应进行给出，法林效应中的红细胞压积由患者血常规数据确定，利用电阻的串联并联定理计算得到各个肾动脉出口的微循环阻力值。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算网格生成模块用于建立肾动脉树模型的三维CFD网格。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述边界条件设置模块在为建立所述血管树的分支的三维计算流体力学模型以供求解得到流体参数时被配置为：
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述属性设置模块设定血液为牛顿流体或广义牛顿流体、采用层流模型进行数值仿真、设置符合个体特异性的血液密度及血流粘性，所述血流粘性由血常规数据确定的红细胞压积结合法林效应公式确定，所述流动方程包括所述血液的流动为定常流动或非定常流动、基于不可压流Navier-Stokes方程组。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述后处理模块通过所述计算肾动脉血管树各截面上的平均动脉压，并将其除以肱动脉的平均动脉压得到血流储备分数。
...【技术特征摘要】
1.一种基于血流储备分数无创评估肾动脉狭窄程度的系统，其包括应用计算流体力学来计算血流储备分数的装置和处理器，
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述建立微循环血管模型以及计算微循环血管阻力的具体步骤如下：
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述步骤1)中n的取值范围为2-3，更优选地，n为2.85。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述步骤2)中求解各个肾动脉出口供血肾脏的体积方法如下：供血肾脏的体积＝肾脏体积×(该肾动脉出口半径的n次方)/(所有肾动脉出口半径的n次方之和)。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述步骤3)中所述生成小血管树模型方法如下：将肾动脉供血肾脏体积等效为一个球，在球的表面取一个点作为肾动脉出口所在的位置，过这个点将球均分为两个半球，找到两个半球的质心分别与球面这点相连，认为这两条线段是这个肾动脉出口下一次分叉后的两段血管，两段血管半径相同，分叉后血管半径＝0.5的(1/n)次方×分叉前血管半径，并且认为分叉后每根血管供血肾脏体积为半球体积；判断每个分叉后的血管半径是否小于等于0.005mm，大于0.005mm的继续进行上述步骤，直至分叉后的血管半径小于...
【专利技术属性】
技术研发人员：王盛章，余龙，
申请(专利权)人：南通慈脉医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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