[发明专利]基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真系统和方法

权利要求书

1.一种基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真系统，其特征在于，包括：

计算机断层扫描数据获取系统，所述计算机断层扫描数据获取系统用于获取人体心血管的计算机断层扫描图像序列；

血管三维模型重建系统，所述血管三维模型重建系统用于对所述计算机断层扫描数据进行提取，根据所述人体心血管的计算机断层扫描图像序列提取冠状动脉血管的断层扫描图像序列，对提取出的图像序列三维重建得到三维冠状动脉血管模型；

所述血管三维模型重建系统还用于：在提取出的图像序列中提取冠状动脉血管的血管中轴线和血管边界，剔除图像中的骨骼、肌肉组织和非冠状动脉血管，之后再依据冠状动脉血管中轴线及其边界组合成所述三维冠状动脉血管模型，

检查计算机断层扫描数据中是否包括支架或者斑块，如果包括则用边界识别算法，识别出其边界，然后去除所述支架或者斑块；

如果所述三维冠状动脉血管模型拟进行冠状动脉搭桥，则在重建出的三维冠状动脉血管模型上将主动脉与冠状动脉血管系统进行连接；

CFD前处理系统，所述CFD前处理系统用于对所述三维冠状动脉血管模型进行流体力学计算所需的前处理，所述前处理包括：在所述三维冠状动脉血管模型加载计算设置以及边界条件参数，进行网格划分；

CFD计算系统，所述CFD计算系统用于解算血液在冠状动脉血管内的三维流动控制方程，输出计算结果，所述计算结果包括压力、血流储备分数、血液流速中的一种或多种；

后处理系统，所述后处理系统将所述计算结果附加到所述三维冠状动脉血管模型的对应位置，并进行压力、血液流速、血流储备分数的彩色云图显示。

2.根据权利要求1所述的基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真系统，其特征在于，所述CFD前处理系统还用于：

划分网格、确定边界条件以及确定CFD计算所使用的血液物性参数。

3.根据权利要求1所述的基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真系统，其特征在于，

所述边界条件参数包括血流入口边界条件、血流出口边界条件、血管壁面边界条件的一种或多种；

所述血流入口边界条件包括耦合模拟电路入口边界条件、血流压力入口边界条件和血流速度入口边界条件的一种或多种；

所述血流出口边界条件包括模拟电路出口边界条件、血流阻力出口边界条件和小血管树边界条件的一种或多种；

所述血管壁面边界条件包括非滑移壁面边界条件、刚性壁面边界条件、单向流固耦合壁面边界条件和双向流固耦合壁面边界条件的一种或多种；

在所述三维冠状动脉血管模型加载设置的边界条件参数，包括：将所述血流入口边界条件、血流出口边界条件、血管壁面边界条件加载到所述三维冠状动脉血管模型的相应位置。

4.根据权利要求1所述的基于计算流体力学的冠状动脉血流仿真系统，其特征在于，

所述CFD前处理系统包括：

模型边界命名模块，用于对所述三维冠状动脉血管模型进行边界命名；

模型边界条件参数计算模块，用于对所述三维冠状动脉血管模型进行边界条件参数计算；

加载模块，用于对所述三维冠状动脉血管模型进行边界条件加载；

模型网格划分模块，用于将边界条件加载好的三维冠状动脉血管模型进行网格划分；

所述CFD计算系统在进行三维流动控制方程时，具体用于基于CFD前处理系统处理后的所述三维冠状动脉血管模型，对所述三维冠状动脉血管模型网格剖分后的每个网格分别建立并解算血液在相应网格内的三维流动控制方程。