[发明专利]利用仿真技术建立血管模型的方法

权利要求书

1.利用仿真技术建立血管模型的方法，其特征在于采用如下步骤：

(1)建立血管模型：利用高分辨率螺旋CT检测技术，获取门静脉系统和\或动脉系统血管分布的三维图像，并通过流体分析建模工具,对CT机获得的三维图像进行局部建模再结合，以此实现三维模型建立；

(2)确定血管的进出口边界：在对血管模型仿真模拟过程中，需要对每根血管的进出口输入一定的边界条件；

(3)获取血液物性参数：根据血液本身特性，需要先确定血液的剪切应力特征，需要对血液的密度、动力粘度，以及包含血浆、红细胞、白细胞、血小板在内的血液成分含量进行测量；

(4)描述血液属性：血液属于连续流体，因此其符合N-S方程描述的特征，应用以下公式，作为基本物理方程，进行迭代求解出压力，

式中ρ代表密度，v代表速度，，h表示焓值，P表示压力，S_m表示质量源项，S_h表示能量源项；

(5)仿真分析：由于血液本身体积膨胀性较弱，因此可将其视为不可压缩流体，求解N-S方程①、②、③，进行仿真分析；

(6)实验结果与仿真结果的多点对比：

a.修正参考压力；

b.修正N-S方程；

c.修正血液物性参数；

(7)将修正的结果，重复第(5)步，得出准确的血液物性参数值；

(8)建立流体介质模型:通过测量获得的血液物性参数，建立流体介质模型，利用仿真软件，对血管内部流动进行迭代，求解获得血管总压力；

(9)通过编制C语言程序，将所述程序嵌入核心专用流体分析软件中，使所述流体分析软件能够通过迭代求解,获取门静脉系统中血管内血液的压力数据；

(10)为获得更为准确的仿真结果，需要通过计算结果与实验结果的对比，不断修正参考压力，最终达到实验结果与计算结果的高度吻合。

2.根据权利要求1所述的利用仿真技术建立血管模型的方法，其特征在于：所谓局部建模再结合，即通过高分辨率螺旋CT扫描结果，获取不同位置血管的横截面形状及相应长度，构建三维血管的数据模型。

3.根据权利要求2所述的利用仿真技术建立血管模型的方法，其特征在于：所述三维血管的数据模型的图像格式为：沿X或者Y或者Z轴的间隔1-2mm的一系列截面图形。

4.根据权利要求1所述的利用仿真技术建立血管模型的方法，其特征在于：所述边界条件的获得需要利用彩色多普勒超声、磁共振无创检查方式，对血管内部不同位置的流体流速进行测量。

5.根据权利要求4所述的利用仿真技术建立血管模型的方法，其特征在于：所述流体流速测量时，其时间选取需要在同一时刻；或者选取多个时刻，获取多组数据，再做平均处理。

6.根据权利要求1所述的利用仿真技术建立血管模型的方法，其特征在于：所述参考压力修正的方法为：首先，对动物进行离体血管实验，获得血液流动特性及规律；然后，建立静脉系统和\或动脉系统的血流动力学模型；在求解获得血管内部压力后，与动物实验和术中临床测压获得的实验结果进行比对，矫正血流动力学模型的参数；再通过与临床数据样本的校验对比，获得准确的血流动力学模型；最后，制作成三维血管模拟软件以供临床无创血管测压使用。

7.根据权利要求1所述的利用仿真技术建立血管模型的方法，其特征在于：所述N-S方程的修正方法为：根据所述血液的基本特性，对N-S方程进行修正，获得修正后的动量方程，

式中:为重力矢量,为外部体积力矢量,为应力张量,其计算公式如下,

式中μ为动力粘度，I为单位张量。