[发明专利]基于医学图像还原血管零压模型的方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于医学图像还原血管零压模型的方法、装置及存储介质。具体包括以下步骤：S1：根据医学图像提取原始血管模型，对原始血管模型进行网格划分获得网格节点编号集合及网格节点坐标集合；S2：根据原始血管模型获取初始模型的点坐标集合；S3：以步骤S2得到的初始模型的点坐标集合作为迭代的初始模型进行循环迭代处理，直至满足预设的迭代停止条件时停止进行迭代处理；并输出当前血管模型的点坐标集合作为血管零压模型的点坐标集合；S4：从血管零压模型的点坐标集合中获取血管零压状态下的网格模型，以还原零压状态下血管的形状。本发明相比传统分析方法能更真实还原血管零压模型，同时不会引入过量的形变造成误差。

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，具体涉及一种基于医学图像还原血管零压模型的方法。

背景技术

人体内部的血管在血压的作用下一直处于膨胀的状态，医学图像中提取出来的血管模型也已经处于膨胀的形态，血管壁内部存在一定的应力分布。对血管的医学图像进行结构力学分析时，理想的分析方法应该是首先获取血管内表面没有载荷且血管壁内部应力为0的状态下的模型，称之为零压模型或零应力模型，再用零压模型进行结构力学分析。然而常见的分析方法是忽略已经发生的膨胀，认为从医学图像中提取的原始血管模型处于零应力状态；然后直接在原始医学图像模型内部施加压力边界，如人体舒张压或收缩压，通过有限元算法或软件模拟血管在血压作用下的受力状态。这种简化的分析方法最终会导致产生过大的形变，分析结果的准确性也会下降。

发明内容

为了从血管的结构力学分析中获得更准确的计算结果，本发明提出了一种基于医学图像还原血管零压模型的方法，该方法以动脉血压为边界条件，结合正向的有限元模拟和逆向的坐标还原，经过多次迭代后逐步将医学图像中提取的原始血管模型还原为零压模型。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种基于医学图像还原血管零压模型的方法，包括以下步骤：

步骤S1：根据医学图像重构得到原始血管模型，对原始血管模型进行网格划分获得网格节点集合N_ref及网格节点坐标集合X_ref；

步骤S2：根据原始血管模型获取初始模型的点坐标集合X₀；

步骤S3：以步骤S2得到的初始模型的点坐标集合X₀作为迭代的初始模型进行循环迭代处理，直至满足预设的迭代停止条件时停止进行迭代处理；并输出当前血管模型的点坐标集合X_j作为血管零压模型的点坐标集合X_zero；其中，j为循环次数，j的初始值为0；

步骤S4：由于网格单元各节点之间的连接关系不变，能从血管零压模型的点坐标集合X_zero中获取血管零压状态下的网格模型，以还原零压状态下血管的形状。

所述步骤S3具体为：

3.1)对当前血管模型的点坐标集合X_j进行有限元分析，得到形变后血管模型的点坐标集合迭代记数j表示当前为第j次迭代；

3.2)根据和X_ref计算残差矢量集R_j，根据本次迭代的残差矢量集R_j和上一次迭代的残差矢量集R_j-1，对每个节点i计算第一参数β_i：

判断第一参数β_i的最大值是否小于0.0001，如果是，则在完成步骤3.2)后停止计算，直接输出当前血管模型的点坐标集合X_j作为血管零压模型的点坐标集合X_zero；

否则，执行步骤3.3)；

3.3)根据第一参数β_i计算第二参数α_i：