[发明专利]测量颅内椎-基底动脉血流动力学特性方法

摘要

本发明是一种颅内椎-基底动脉血流动力学分析方法。根据颅内椎-基底动脉血管的临床影像图像，建立解剖模型，本发明设计了颅内椎-基底动脉物理模型，并由此建立了相应的控制方程。通过方程，可以由测得颅内段椎-基底动脉段的几何参数、管腔直径和入口处的边界条件，求出椎-基底动脉的入口处的血流速度，求出各血管段的血流动力学特性参数。根据上述方法设计了由核磁共振技术和流体动力学分析软件组成的分析仪器。本发明对颅内椎-基底动脉血流动力学研究及临床指导都有十分重要意义。

主权项

1.一种测量颅内椎-基底动脉血流动力学特性的方法，包括：选取正常人脑血管图像，利用核磁共振扫描技术测量得到整个脑血管图像，在磁共振ADW 4.2工作站中对整个脑血管图像进行处理，得到颅内椎-基底动脉血管成像。通过后处理技术精确获取椎-基底动脉详细的空间几何参数(即X，Y，Z坐标)，在左右椎动脉中对称选取垂直于血管截面的层面作为模型的入口边界条件，应用磁共振Fast PC CINE的方法测量此处的血流速度，采用计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)的方法，通过磁共振所能提供的血管详细坐标以及入口处的边界条件，将数据记录后采用UG软件进行图像三维重建技术处理后，得到椎-基底动脉的物理模型，由此计算出此模型的血流动力学特性数据。参数设置采用0.8s为一个完整的心动周期。在0.8s的周期中，选取0.1s的时间作为初始时刻，左右椎动脉的流速经测算得到，通过数值公式计算，得到初始时刻0.1s时血液在血管中流动及壁面各种受力的数值结果。数值公式：连续性方程：∂ρ∂t+div(ρU)=0]]>能量方程：∂(ρT)∂t+div(ρUT)=div(λcpgradT)]]>动量方程：∂(ρu)∂t+div(ρuU)=div(ηgradu)+Su-∂p∂x]]>∂(ρv)∂t+div(ρvU)=div(ηgradv)+Sv-∂p∂y]]>∂(ρw)∂t+div(ρwU)=div(ηgradw)+Sw-∂p∂z]]>边界条件：T_f|_x＝0＝T_w，v_f|_x＝0＝v_w初始条件：T_s|_t＝0＝T₀，u＝v＝w＝0湍流模型血管内的流动为层流和湍流混合并存，因此基于k-ω湍流模型的SST(The Shear Stress Transport)模型来描述层流与湍流并存的流动。具体计算公式如下：其中μ₀＝0.0035Pa，n＝0.6，为剪切率。控制方程的离散采用了一种基于有限元的有限体积法，即CFX方法，完成方程的离散化。将血液在血管中流动的质量方程、动量方程、能量方程及反应方程进行离散，获得差分方程，结合血液在血管中流动过程的实际边界值条件进行计算。由于计算几何模型较复杂，故划分为非结构化网格，考虑到壁面边界层效应，近壁处的网格比较密集。网格的划分采用ICEM-CFD-12.0进行。