[发明专利]用于对心脏进行特定于患者的综合性建模的方法和系统

权利要求书

1.一种用于基于4D医学图像数据来仿真心脏中的血流的方法，其包括：

根据所述4D医学成像数据生成心脏的特定于患者的4D解剖模型；以及

通过利用水平集框架在一个心搏周期内的多个时间步当中的每一个时间步处求解受到所述特定于患者的4D解剖模型约束的Navier-Stokes方程来仿真心脏中的血流。

2.权利要求1的方法，其中，所述心脏的特定于患者的4D解剖模型包括多个心脏组成部分，并且通过利用水平集框架在一个心搏周期内的多个时间步当中的每一个时间步处求解受到所述特定于患者的4D解剖模型约束的Navier-Stokes方程来仿真心脏中的血流的所述步骤包括：

在所述特定于患者的4D解剖模型的多个心脏组成部分当中的一个或多个心脏组成部分中单独仿真血流。

3.权利要求1的方法，其中，所述心脏的特定于患者的4D解剖模型包括多个心脏组成部分，并且通过利用水平集框架在一个心搏周期内的多个时间步当中的每一个时间步处求解受到所述特定于患者的4D解剖模型约束的Navier-Stokes方程来仿真心脏中的血流的所述步骤包括：

在所述特定于患者的4D解剖模型的多个心脏组成部分当中的每一个心脏组成部分中同时仿真血流。

4.权利要求1的方法，其中，通过利用水平集框架在一个心搏周期内的多个时间步当中的每一个时间步处求解受到所述特定于患者的4D解剖模型约束的Navier-Stokes方程来仿真心脏中的血流的所述步骤包括：

基于被用来将所述特定于患者的4D解剖模型嵌入在计算域内的水平集函数的零水平的位置，对所述解剖模型的流体区施加无滑移边界条件。

5.权利要求1的方法，其中，所述心脏的特定于患者的4D解剖模型包括多个心脏组成部分，并且通过利用水平集框架在一个心搏周期内的多个时间步当中的每一个时间步处求解受到所述特定于患者的4D解剖模型约束的Navier-Stokes方程来仿真心脏中的血流的所述步骤包括对于所述多个时间步当中的每一个执行以下操作：

基于当前时间步处的所述特定于患者的4D解剖模型的位置，计算对于水平集函数和速度的对流更新；

计算对于代表当前时间步处的粘性力贡献的速度的半隐式更新；

通过求解具有Neumann边界条件的Poisson方程计算当前时间步处的压力更新；以及

基于所述半隐式速度更新和压力更新，计算对于当前时间步的新的速度更新。

6.权利要求1的方法，其中，所述特定于患者的4D解剖模型包括所述心搏周期内的心脏的特定于患者的3D解剖模型序列，并且通过利用水平集框架在一个心搏周期内的多个时间步当中的每一个时间步处求解受到所述特定于患者的4D解剖模型约束的Navier-Stokes方程来仿真心脏中的血流的所述步骤包括：

对所述特定于患者的3D解剖模型序列进行内插，以便导出所述多个时间步当中的至少一个时间步处的所述特定于患者的4D解剖模型的位置。

7.权利要求1的方法，其中，根据所述4D医学成像数据生成心脏的特定于患者的4D解剖模型的所述步骤包括：

生成至少一个心脏组成部分的特定于患者的多尺度解剖模型，所述多尺度解剖模型包括所述至少一个心脏组成部分的粗糙解剖模型和所述至少一个心脏组成部分的精细解剖模型。

8.权利要求7的方法，其中，通过利用水平集框架在一个心搏周期内的多个时间步当中的每一个时间步处求解受到所述特定于患者的4D解剖模型约束的Navier-Stokes方程来仿真心脏中的血流的所述步骤包括：

通过求解受到所述至少一个心脏组成部分的精细解剖模型约束的Navier-Stokes方程来仿真所述至少一个心脏组成部分中的血流。

9.权利要求8的方法，其中，所述至少一个心脏组成部分包括左心室，并且所述左心室的精细解剖模型包括乳头肌和骨小梁。