[发明专利]基于血流动力学的动脉瘤分析方法及装置

说明书

本发明提供一种基于血流动力学的动脉瘤分析方法及装置，包括：接收患者的3D‑DSA图像数据，基于3D‑DSA图像数据重建脑动脉瘤模型；获取血液动力学指标A以及血流速度，血液动力学指标A为血管壁上的流体撞击能量；对所述3D‑DSA图像数据中的动脉载瘤血管交叉处进行计算得到变形模型壁剪切应力轮廓，获得血流中的壁剪切应力；基于血流动力学对血管和\或血流的生物指标进行计算；汇总所述血液动力学指标A、血流速度、壁剪切应力以及血管和\或血流的生物指标后输出结果。根据医学数据重建了患者脑动脉及动脉瘤的几何形状，并计算流体动力学模拟了血流，得到了壁总压力、非球形指数、平均壁切应力以及振荡剪切指数，得到的指标更加准确。

技术领域

本发明涉及动脉瘤、数据处理技术，尤其涉及一种基于血流动力学的动脉瘤分析方法及装置。

背景技术

颅内动脉瘤是脑血管系统的病理性扩张疾病。颅内动脉瘤发病率高，动脉瘤的破裂可导致患者死亡。颅内动脉瘤的发病机理包括三个阶段：起始，生长和破裂。动脉瘤的发生被认为是局部血流动力学力与血管壁随之发生的细胞水平生物学过程之间复杂相互作用的结果。目前对颅内动脉瘤患病血管的自然病程知之甚少，且对颅内动脉瘤的发生、生长和破裂的机制未完全了解。血管壁上的血流动力学力的相互作用通常被认为是危险因素，所以颅内动脉瘤形成、发展和破裂的过程被认为与血液动力学有关。

内皮细胞具有检测流体壁剪切应力(Wall shear stress，WSS)的能力，因此可以在血液动力学环境中适应其空间组织。低振荡的剪切应力场会导致不规则的形状和细胞取向的损失。低的壁剪切应力和振荡模式会促进内膜壁增厚以及动脉粥样硬化。外部血管弹性，内侧弹性蛋白以及支持外膜和血管周围组织的脑血管系统本质上容易受到这些机械力的影响，流体动力学在颅内动脉瘤的起始、生长、临床诊断和破裂预测中起重要作用。

同时，血流动力学(Crancial fluid dynamic，CFD)中除了重要的上述壁剪切应力指标外，还包括时间平均壁切应力(Average wall shear stress，AWSS)、振荡剪切指数(oscillatory shear index，OSI)、非球形指数(Nonsphericity index，NSI)等。

越来越多的计算资源使数值方法在神经血管疾病研究中的广泛应用。特别地，在颅内动脉瘤中进行基于图像的血流动力学模拟可以估计个体破裂的可能性或在治疗计划期间提供帮助。但现行技术大多需要特定于患者的边界条件来执行逼真的血液动力学模拟，并且仅可获得大脑脉管系统的几何形状，而没有关于流动波形的信息，例如在颅内动脉中测得的流动波形。

对颅内动脉瘤血流动力学进行计算的基本数值是壁切应力，壁切应力是由局部切向对齐的流体流施加在血管壁上的血液动力。由于血液动力学力作用于动脉瘤，因此诸如壁切应力，动脉瘤上的压力以及次级血流模式等血液动力学因素是动脉瘤破裂的重要参数。这些因素不仅取决于动脉的几何形状，而且还取决于动脉瘤的形状。

发明内容

本发明实施例提供一种基于血流动力学的动脉瘤分析方法及装置，根据医学数据重建了患者脑动脉及动脉瘤的几何形状，并计算流体动力学模拟了血流，得到了壁总压力、非球形指数、平均壁切应力以及振荡剪切指数，得到的指标更加准确。

本发明实施例的第一方面，提供一种基于血流动力学的动脉瘤分析方法，包括：

接收患者的3D-DSA图像数据，基于所述3D-DSA图像数据重建脑动脉瘤模型；

获取血液动力学指标A以及血流速度，所述血液动力学指标A为血管壁上的流体撞击能量；

对所述3D-DSA图像数据中的动脉载瘤血管交叉处进行计算得到变形模型壁剪切应力轮廓，获得血流中的壁剪切应力；

基于血流动力学对血管和\或血流的生物指标进行计算；

汇总所述血液动力学指标A、血流速度、壁剪切应力以及血管和\或血流的生物指标后输出结果。