[发明专利]一种基于人体动脉3D血管网络模型的中心动脉血压测定方法

说明书

本发明提供一种基于人体动脉3D血管网络模型的中心动脉血压测定方法，通过ANSYS二次开发语言APDL将仿真过程的多个步骤编写为参数化的指令，对于测得的左右手不同桡动脉压力波形信号，给出对应的血管网络模型的出口参数，计算实现相应的个性化仿真得出中心动脉压波形；多个步骤包括定义UPF模块，设置区域边界条件，设置求解器进行计算，血管和血液网格划分，负荷加载，可视化求解中心动脉血压波形和血管变形等参数并分析结果。本发明的方法是无创操作，数据显示直观准确，同时可以实时观察血液在血管中的仿真变化情况，为心血管疾病的临床诊治与科研工作提供一定依据。

技术领域

本发明涉及生理学和临床医学技术领域，具体涉及一种基于人体动脉3D血管网络模型的中心动脉血压测定方法。

背景技术

据2016年医疗日报统计，全球高血压患者数量已超过11亿人，同时每年因心血管疾病死亡的人数多达300万人。而由于心血管疾病方面的治疗与血流动力学之间存在密切关系，近年来动脉血管的流固耦合以及通过力学角度发现病因成为国内外研究的热点。如通过应用WA-820数字阻抗血流图检测仪测定血流动力学指标，分析血流动态变化；采用颅内血管断层技术，结合3D流体力学模型，分析复杂脑动脉瘤的血流情况。血压是血流循环的动力，可以间接反映心脏的泵血功能、血液供应、血管阻力、血管弹性、全身血容量及血液物理状态，是人体健康的一项重要指标。近年来随着对人体血压研究的深入，发现中心动脉和肱动脉有一定的差异。中心动脉压(Central Aortic Pressure，CAP)是指主动脉根部血管所承受的侧压力，它更能反映心脏负荷、动脉硬化以及降压药物效果评价等，与心血管事件的发生更加密切相关。中心动脉压力波形的有创测量准确性高，但是创伤大、价格较高、操作难度大，仅适应用于高危病人。为此各国医学科研研究人员提出各种无创伤的测量方法，主要是通过检测颈动脉和桡动脉的压力波形，将各处外周动脉压力波形通过公式转换获得中心动脉压波形，或者经过多种类型传递函数等方法转换得到中心动脉压波形。上述各种方法虽然有些已经在临床得到验证，但是也存在着各种各样的问题，如有些方法的通用性，可视化以及数值获取的准确性等。

专利200610141073.8，公开了血压监测仪的检测方法及柯氏音延时和脉搏波传导时间信号发生器，血压监测仪的检测方法及柯氏音延时和脉搏波传导时间信号发生器，通过数字合成技术将预先存入计算机的呼吸、心电、脉搏波、柯氏音信号的数据输出为各路模拟信号；并设置由计算机控制的袖带脉搏波压力发生装置，根据由柯氏音延时和脉搏波传导时间检测血压的原理，确定必要信号的相对幅值及多种信号之间的关系，形成血压监测仪检测过程所需的模拟人体信号，和符合上述原理的柯氏音延迟时间及脉搏波传导时间信号，将这些信号输入到血压监测仪，检验血压监测仪的检测结果是否与信号发生装置的设定数据相符。上述专利可以输出多种相互协调并符合一定关系的模拟信号，对通过测定柯氏音延迟时间和脉搏波传导时间监测人体血压的监测仪进行检测。但是对于血管网络模型的中心动脉血压测定方法并没有给出相应的技术方案。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明针对上述中心动脉压力波形检测的缺陷问题，提供一种基于人体动脉3D网络血管模型的中心动脉压测定新方法，利用构建好的血管模型，个性化仿真计算出中心动脉血压波形，以满足心血管健康评估以及疾病方面的治疗。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于人体动脉3D血管网络模型的中心动脉血压测定方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、构建人体动脉3D血管网络模型；参照人体血液循环系统和血管的构成，选取构建主要血管模型，利用个人的血管MRI数据，通过医学数字重建软件SimVascular重建个体化人体的动脉3D数字模型，再将数字模型导入Geomagics和Solidworks两种逆向建模软件中生成模型的血液和血管部分，进行对血管和血液曲面拟合并转换为适合ANSYS仿真计算的格式；