[发明专利]一种虚拟肝静脉压力梯度测量方法

权利要求书

1.一种虚拟肝静脉压力梯度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：建立包括流体力学计算模块、固体力学计算模块、流固耦合计算模块、几何模型模块和后处理模块的有限元计算平台，通过所述几何模型模块将模拟肝静脉自由压的开放的几何模型导入，分别在流体和固体划分网格单元中划分血液网格和血管壁网格；

在流体力学计算模块的解决方案中设置血液材料的参数，在固体力学计算模块中设置血管壁材料的参数，模拟血管壁与血液的流体-固体耦合，获得仿真三维血管模型的压力分布和血流分布；

通过所述后处理模块获得到肝-门静脉模型压力分布图，随后获取虚拟肝静脉自由压数值；

建立模拟肝静脉楔入压的开放的集合模型并获得虚拟肝静脉楔入压；

以所述虚拟肝静脉楔入压与所述虚拟肝静脉自由压的差值作为虚拟肝静脉压力梯度。

2.根据权利要求1所述的虚拟肝静脉压力梯度测量方法，其特征在于，所述血液网格和所述血管壁网格的划分包括：将网格设置为四面体网格，在物理设置中选择计算流体力学分析，在求解设置中选择使用流体求解流场；

优选地，网格的最大面尺寸设置为1.4-1.6mm，最大尺寸设置为3.8-4.2mm。

3.根据权利要求1所述的虚拟肝静脉压力梯度测量方法，其特征在于，所述血液材料的参数包括血液密度和血液粘度；

优选地，所述血液密度设置为1030-1060kg/m³，所述血液粘度设置为0.0035-0.005kg/m·s。

4.根据权利要求1所述的虚拟肝静脉压力梯度测量方法，其特征在于，所述血管壁材料的参数血管壁密度、血管壁厚度、泊松比和杨氏模量；

优选地，所述血管壁密度设置为1140-1160kg/m³，所述血管壁厚度设置为0.4-0.6mm，所述泊松比设置为0.45，所述杨氏模量设置为3.0-4.0MPa。

5.根据权利要求1所述的虚拟肝静脉压力梯度测量方法，其特征在于，在流体力学计算模块中设置血液材料的参数后，还包括：求解控制参数和边界条件，将仿真流体设置为层流，运算初始化设置为从入口面开始，在血液与血管壁交界处设置流固耦合面；

优选地，流体力学计算模块中的控制参数包括：计算步长、迭代次数和最大循环次数，边界条件包括：在血流入口面赋予速度值，在出口面赋予压力值。

6.根据权利要求1所述的虚拟肝静脉压力梯度测量方法，其特征在于，在固体力学计算模块中设置血管壁材料的参数后，还包括：求解控制参数和边界条件，在血管壁和血液交界处设置流固耦合面；

优选地，固体力学计算模块中的控制参数包括：计算步长、迭代次数和最大循环次数，边界条件包括：固定血管壁的进出口并控制其在计算过程中不发生移动。

7.根据权利要求1所述的虚拟肝静脉压力梯度测量方法，其特征在于，所述模拟肝静脉楔入压的开放的集合模型的建立包括：创建直径大于或等于被截断血管的圆柱体以模拟阻断球囊，通过布尔运算对肝右静脉进行阻断。

8.根据权利要求7所述的虚拟肝静脉压力梯度测量方法，其特征在于，所述虚拟肝静脉楔入压的获得包括：将所述集合模型导入所述有限元计算平台中，在产生的两个截面分别赋予0m/s的速度模拟血流停滞，其余材料参数、边界条件和求解控制参数均不变，计算得到虚拟肝静脉楔入压。

9.根据权利要求1所述的虚拟肝静脉压力梯度测量方法，其特征在于，所述模拟肝静脉自由压的开放的几何模型通过以下方法得到：通过布尔操作对肝静脉-门静脉系统模型的血流入口及出口作垂直切面；

优选地，所述肝静脉-门静脉系统模型由内腔封闭的肝静脉-门静脉系统实心三维模型进行表面光滑处理后而得。

10.根据权利要求9所述的虚拟肝静脉压力梯度测量方法，其特征在于，所述内腔封闭的肝静脉-门静脉系统实心三维模型的建立包括：将肝静脉-门静脉三维模型中除肝静脉-门静脉系统以外的结构剔除，并对所述肝静脉-门静脉系统进行选择性填充和剔除噪点像素；

优选地，所述肝静脉-门静脉三维模型的建立包括：对标本进行CT血管成像，获得包括肝静脉期在内的CTA图层序列；随后将所述CTA图层序列导入医学影像控制软件，生成肝静脉期CTA图像序列的冠状位、矢状位和水平位图像；提取图像中肝静脉-门静脉系统以及与所述肝静脉-门静脉系统在空间结构上有连接的结构以获得肝静脉-门静脉三维模型。