血流动力学仿真方法及相关产品与流程

本技术涉及医学影像处理，特别是涉及一种血流动力学仿真方法及相关产品。

背景技术：

1、主动脉夹层(aortic dissection，ad)也称为主动脉夹层动脉瘤，是一种严重的心血管急症。当动脉壁内膜出现破口，血液通过破口进入动脉壁形成血肿，血液从主动脉内膜破口处进入主动脉中膜，并进一步剥离主动脉的内膜和中膜，使中膜分离，沿主动脉长轴方向扩展形成主动脉壁的真假两腔分离形态，便会产生主动脉夹层。

2、血流动力学仿真可以高精度呈现主动脉夹层内的血流状态以及功能学参数。但是主动脉夹层膜片及破口的腔内情况复杂，导致主动脉夹层的血流动力学仿真计算困难，使主动脉夹层的血流动力学仿真实现困难，仿真效果不佳。

技术实现思路

1、基于上述问题，本技术提供了一种血流动力学仿真方法及相关产品，目的是通过在对主动脉夹层进行血流动力学仿真前进行数据前处理，捕捉去膜主动脉特征和破口特征，建立贴近生理状态的主动脉夹层体网格模型，为主动脉夹层的血流动力学仿真计算提供更加充分和准确的数据，解决主动脉夹层的血流动力学仿真计算困难的问题，改善主动脉夹层的血流动力学仿真效果。

2、本技术实施例公开了如下技术方案：

3、本技术第一方面提供了一种血流动力学仿真方法，该方法包括：

4、获取具有主动脉夹层的受检部位的医学影像；

5、基于所述医学影像提取带有破口特征的主动脉夹层二值化矩阵、去除完整膜片的主动脉分割矩阵和破口区域矩阵；

6、基于所述带有破口特征的主动脉夹层二值化矩阵进行三维重建得到夹层几何模型，基于所述去除完整膜片的主动脉分割矩阵进行三维重建得到去膜主动脉几何模型，以及基于所述破口区域矩阵进行三维重建得到破口区域几何模型；

7、对所述夹层几何模型进行入口和出口的切平处理，得到切平处理后的模型；

8、根据所述切平处理后的模型、所述去膜主动脉几何模型和所述破口区域几何模型，通过体网格划分得到主动脉夹层体网格模型；

9、利用所述主动脉夹层体网格模型进行主动脉夹层血流动力学仿真。

10、在一种可能的实现方式中，所述根据所述切平处理后的模型、所述去膜主动脉几何模型和所述破口区域几何模型，通过体网格划分得到主动脉夹层体网格模型，包括：

11、对所述切平处理后的模型与所述去膜主动脉几何模型求交集，得到第一交集模型，并对所述切平处理后的模型与所述破口区域几何模型求交集，得到第二交集模型；

12、采用第一划分精度对所述第一交集模型进行体网格划分，得到划分后的第一体网格模型，并采用第二划分精度对所述第二交集模型进行体网格划分，得到划分后的第二体网格模型；所述第二划分精度高于所述第一划分精度；

13、对所述划分后的第一体网格模型和所述划分后的第二体网格模型求并集，得到所述主动脉夹层体网格模型。

14、在一种可能的实现方式中，所述基于所述医学影像提取带有破口特征的主动脉夹层二值化矩阵、去除完整膜片的主动脉分割矩阵和破口区域矩阵，包括：

15、根据所述医学影像提取得到所述医学影像的原始三维矩阵；

16、通过主动脉分割算法对所述原始三维矩阵进行分割处理，获取所述原始三维矩阵主动脉分割的二值化掩膜作为主动脉分割矩阵，并通过主动脉夹层真假腔分割算法对所述原始三维矩阵进行分割处理，获取所述原始三维矩阵真假腔血管分割的三值化掩膜作为主动脉真假腔分割矩阵；

17、通过所述原始三维矩阵、所述主动脉分割矩阵和所述主动脉真假腔分割矩阵，提取带有破口特征的主动脉夹层二值化矩阵、去除完整膜片的主动脉分割矩阵和破口区域矩阵。

18、在一种可能的实现方式中，所述通过所述原始三维矩阵、所述主动脉分割矩阵和所述主动脉真假腔分割矩阵，提取带有破口特征的主动脉夹层二值化矩阵、去除完整膜片的主动脉分割矩阵和破口区域矩阵，包括：

19、根据所述主动脉真假腔分割矩阵进行数值筛选，提取得到所述主动脉真假腔分割矩阵对应的真腔矩阵和假腔矩阵；

20、对所述真腔矩阵和假腔矩阵分别进行膨化处理，得到膨化真腔矩阵和膨化假腔矩阵；

21、将所述膨化真腔矩阵和所述膨化假腔矩阵相乘，得到交界膨化矩阵；

22、将所述交界膨化矩阵与所述原始三维矩阵相乘，得到真假腔交界区域的原始影像信息矩阵；

23、通过所述真假腔交界区域的原始影像信息矩阵、所述主动脉分割矩阵和所述主动脉真假腔分割矩阵，提取带有破口特征的主动脉夹层二值化矩阵、去除完整膜片的主动脉分割矩阵和破口区域矩阵。

24、在一种可能的实现方式中，所述通过所述真假腔交界区域的原始影像信息矩阵、所述主动脉分割矩阵和所述主动脉真假腔分割矩阵，提取带有破口特征的主动脉夹层二值化矩阵、去除完整膜片的主动脉分割矩阵和破口区域矩阵，包括：

25、根据主动脉夹层膜片的hu值特征，对所述真假腔交界区域的原始影像信息矩阵进行hu值的阈值筛选，得到主动脉夹层膜片的区域矩阵；

26、对主动脉夹层膜片的区域矩阵进行二值化处理，得到主动脉夹层膜片二值化矩阵；

27、通过将所述主动脉分割矩阵与所述主动脉夹层膜片二值化矩阵相减，得到带有破口特征的主动脉夹层二值化矩阵；

28、将所述主动脉真假腔分割矩阵进行二值化处理，生成去除完整膜片的主动脉分割矩阵；

29、将所述主动脉分割矩阵减去所述去除完整膜片的主动脉分割矩阵，得到真假腔交界矩阵；

30、通过将所述真假腔交界矩阵与所述主动脉夹层膜片二值化矩阵相减，得到破口区域矩阵。

31、在一种可能的实现方式中，所述对所述夹层几何模型进行入口和出口的切平处理，得到切平处理后的模型，包括：

32、对所述夹层几何模型进行血管中心线提取，得到血管中心线集合；所述血管中心线集合中的每一条血管中心线分别代表一个血管分支，每一条血管中心线为所代表的血管分支的中心点的位置集合；

33、分别确定所述血管中心线集合中的每一条血管中心线分别对应的切平平面；

34、利用确定出的切平平面对所述夹层几何模型上对应的血管分支进行裁剪补面，得到切平处理后的模型。

35、在一种可能的实现方式中，每一条血管中心线上的中心点的位置按照从所代表的血管分支的入口到出口的方向依序排列；

36、对于所述血管中心线集合中的任一目标血管中心线，确定所述目标血管中心线对应的切平平面，利用确定出的切平平面对所述夹层几何模型上对应的血管分支进行裁剪补面，包括：

37、从所述目标血管中心线的入口方向选定一个中心点作为入口切平位置点，并从所述目标血管中心线的出口方向选定一个中心点作为出口切平位置点；

38、根据与所述入口切平位置点的位置邻近的中心点构建第一法向量，并根据与所述出口切平位置点的位置邻近的中心点构建第二法向量；

39、确定经过所述入口切平位置点并垂直于所述第一法向量的第一切平平面，并确定经过所述出口切平位置点并垂直于所述第二法向量的第二切平平面；

40、利用所述第一切平平面对所述目标血管中心线在所述夹层几何模型上对应的血管分支的入口进行裁剪补面，并利用所述第二切平平面对所述目标血管中心线在所述夹层集合模型上对应的血管分支的出口进行裁剪补面。

41、在一种可能的实现方式中，利用所述主动脉夹层体网格模型进行主动脉夹层血流动力学仿真，包括：

42、在所述主动脉夹层体网格模型基础上，进行cfd血流动力学仿真计算，得到非结构点云数据模型；

43、所述方法还包括：

44、对所述非结构点云数据模型进行结构化体网格转换，生成转换后的体网格模型；

45、根据所述转换后的体网格模型生成体网格仿真矩阵；

46、基于所述体网格仿真矩阵，通过体绘制可视化技术进行三维可视化渲染。

47、本技术第二方面提供了一种血流动力学仿真装置，该装置包括：

48、医学影像获取模块，用于获取具有主动脉夹层的受检部位的医学影像；

49、医学影像处理模块，用于基于所述医学影像提取带有破口特征的主动脉夹层二值化矩阵、去除完整膜片的主动脉分割矩阵和破口区域矩阵；

50、建模模块，用于基于所述带有破口特征的主动脉夹层二值化矩阵进行三维重建得到夹层几何模型，基于所述去除完整膜片的主动脉分割矩阵进行三维重建得到去膜主动脉几何模型，以及基于所述破口区域矩阵进行三维重建得到破口区域几何模型；

51、模型切平处理模块，用于对所述夹层几何模型进行入口和出口的切平处理，得到切平处理后的模型；

52、体网格划分模块，用于根据所述切平处理后的模型、所述去膜主动脉几何模型和所述破口区域几何模型，通过体网格划分得到主动脉夹层体网格模型；

53、仿真模块，用于利用所述主动脉夹层体网格模型进行主动脉夹层血流动力学仿真。

54、本技术第三方面提供了一种计算机设备，该设备包括：

55、存储器，其上存储有计算机程序；

56、处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现第一方面任一实现方式中介绍的血流动力学仿真方法的步骤。

57、本技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一实现方式中介绍的血流动力学仿真方法的步骤。

58、相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：

59、本技术实施例提供的血流动力学仿真方法，包括：首先获取具有主动脉夹层的受检部位的医学影像，再基于医学影像提取带有破口特征的主动脉夹层二值化矩阵、去除完整膜片的主动脉分割矩阵和破口区域矩阵。其中，带有破口特征的主动脉夹层二值化矩阵用于三维重建得到夹层几何模型，去除完整膜片的主动脉分割矩阵用于三维重建得到去膜主动脉几何模型，破口区域矩阵用于三维重建得到破口区域几何模型。对夹层几何模型进行入口和出口的切平处理，得到切平处理后的模型。去膜主动脉几何模型和破口区域几何模型分别展现去膜主动脉的特征和破口区域特征，结合去膜主动脉几何模型和破口区域几何模型，能够在切平处理后的模型基础上通过体网格划分得到凸显去膜主动脉的特征和破口区域特征的主动脉夹层体网格模型。进而，主动脉夹层体网格模型运用到主动脉夹层血流动力学仿真中，可在主动脉夹层几何结构基础上通过所反映出的去膜主动脉的特征和破口区域特征，降低仿真难度，提升仿真效果。