[发明专利]基于胡桃夹子综合征血流动力学的血管建模方法及装置

权利要求书

1.一种基于胡桃夹子综合征血流动力学的血管建模方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：将胡桃夹综合征患者左肾静脉增强CT医学图像导入Mimics软件中，设置上、下、右、左四个方向来定位图像，将灰度显示调整为Soft Tissue模式；

步骤二：对导入的CT图像进行预处理，创建蒙板并生成三维模型；

步骤三：对蒙板计算生成的三维模型进行优化；

步骤四：将建模后的血管使用四面体法进行网格划分，在左肾静脉狭窄病变区域的网格分布做加密处理；

步骤五：将网格模型导入ANSYS 17.2软件中的FLUENT模块，设置边界条件及参数，进行左肾静脉血流动力学数值模拟计算，求解速度场、壁面压力场、壁面切应力的参数分布。

2.根据权利要求1所述的一种基于胡桃夹子综合征血流动力学的血管建模方法，其特征在于，所述步骤二中的预处理为使用阈值分割，动态区域增长两种算法分离出左肾静脉，肠系膜上动脉和腹主动脉。

3.根据权利要求1所述的一种基于胡桃夹子综合征血流动力学的血管建模方法，其特征在于，所述步骤三中优化处理为使用Smooth方法对血管模型进行平滑处理。

4.根据权利要求1所述的一种基于胡桃夹子综合征血流动力学的血管建模方法，其特征在于，所述步骤四中划分网格后定义血流出口、入口以及计算域，在出入口及计算域划分边界层改善壁面边界的计算精度。

5.根据权利要求1所述的一种基于胡桃夹子综合征血流动力学的血管建模方法，其特征在于，所述步骤五中设置的边界条件及参数为：

A.设置左肾静脉内血液流体为牛顿流体，血液无法压缩，血管无渗透性，血流为层流，流动属于非定长流动；

B.设置血管壁光滑无滑移，管壁为刚性管道；

C.在人体正常体温下将血液密度设置为1055kg/m³，黏度设置为0.003Pa·s；

D.血管入口为速度入口，速度设置为0.5m/s，血管出口为压力出口，在大气压下不考虑重力相对压力设为零。

6.根据权利要求5所述的一种基于胡桃夹子综合征血流动力学的血管建模方法，其特征在于，所述步骤五中模拟计算具体步骤为：

步骤A.将划分好网格的两个左肾静脉三维模型导入FLUENT中，将MESH网格文件默认单位设置为毫米，残差设置为10^-4，模拟类型为稳态计算；

步骤B.血流数值模拟算法为COUPLED算法，对Navier-Stoke方程组进行联立求解，

式中v代表血流速度，P代表压力，ρ代表血流密度，μ代表血流动力粘度；

步骤C.将计算模型设置为黏度模型的k-epsilon(2eqn),设置血液以0.5m/s匀速流动，血流入口处在有背景压力的情况下设置压力为0，设置200个迭代步数，待达到所要求的残差值时计算自动停止。

7.一种实现权利要求1-6任一项所述的基于胡桃夹子综合征血流动力学的血管建模方法的装置，其特征在于，包括CT图像预处理单元、目标血管分割单元、目标血管建模单元、模型优化单元、模型网格划分单元、有限元模型计算单元；CT图像预处理单元与目标血管分割单元连接，目标血管分割单元与目标血管建模单元连接，目标血管建模单元与模型优化单元连接，模型优化单元与模型网格划分单元连接，模型网格划分单元与有限元模型计算单元连接。