[发明专利]一种基于计算流体力学的脑血管储备力仿真系统和方法

摘要

本发明公开了一种基于计算流体力学的脑血管储备力仿真系统和方法，包括：图像数据采集模块，用于获取人体脑血管的计算机断层扫描图像；血管三维重建模块，对所述计算机断层扫描图像进行三维重建；边界条件提取模块，对所述脑血管计算机断层扫描图像进行后处理，得到仿真所需边界信息；CFD前处理模块，对所述脑血管三维几何模型进行数值仿真所需的前处理；CFD计算模块，对脑血管三维几何模型各处的血流动力学信息进行求解；CFD后处理模块，将仿真结果与所述边界条件提取模块测得的结果进行对比。本发明采用血流动力特征参数作为评估脑血管储备力的标准，避免了通过脑血管几何结构来判断的片面性，可实现无创、定量和个性化的脑血管储备力评估。

主权项

一种基于计算流体力学的脑血管储备力仿真系统，其特征在于，包括：图像数据采集模块，用于采集重建脑血管三维几何结构所需的计算机断层扫描图像，包括CTA，MRA和3D‑DSA数据；所述图像数据采集模块还用于采集计算脑血管三维结构的边界数据所需的图像；脑血管三维重建模块，用于对图像数据采集模块采集的计算机断层扫描图像进行三维重建，得到脑血管的三维几何结构；边界条件提取模块，通过对采集到的原始相位增强图像数据进行后处理，提取流体仿真所需的边界条件信息，所述边界条件信息包括脑血管入口和出口的流速、流量信息；CFD前处理模块，用于对脑血管三维重建模块获得的脑血管三维几何结构进行数值仿真前所需的前处理，所述前处理包括：脑血管三维几何结构平滑处理，面网格和体网格的划分以及仿真所需入口、出口设置，血管壁设置；CFD计算模块，用于构建模型对所述流体力学仿真过程设置求解方法，求解脑血管三维几何结构各处的血流动力学信息；所述模型包括入口模型、出口模型、血管壁模型和血液模型；其中，入口模型用于设置流体力学仿真的入口边界条件，出口模型用于设置流体力学仿真的出口边界条件，血管壁模型用于设置血管壁的边界条件，血液模型用于设置符合血液流动特点的血流动力学模型；CFD后处理模块，用于将所述CFD计算模块求解得到的血流动力学数据与实际测得的数据进行对比，用于指导调整仿真数学模型和求解参数，当仿真结果和实际测得的结果接近时，输出最终的血流动力学数据，包括血管内压力、血管壁面切应力、血液流速的三维彩色云图，以及用于表征脑血管储备力的血流动力学特征参数，包括压降系数、血管储备分数、血流流速均值和峰值，血流平均流速和流量，和血管壁面平均切应力等血流动力学参数，实现对脑血管储备力的定量评估。