基于IVUS和OCT影像的人体冠脉流固耦合仿真模型及斑块增长和易损性预测

发布时间：2022-02-14 22:02

　　心脏病突发通常与冠脉粥样硬化斑块的增长和突然破裂密切相关。有效地预测斑块的增长和破裂对心血管疾病尽早诊断、预防和治疗是至关重要的。通过计算数学的方法建立冠脉仿真模型,从力学与形态学的角度进行模型结果分析是当前冠脉在体斑块研究的一个重要手段。但是冠脉医学影像分辨率的限制严重影响了易损斑块应力、应变计算的准确性以及相关的斑块增长和易损性研究的可靠性。本文首次提出通过融合血管内超声（IVUS）和光学相干断层扫描（OCT）来建立精确可靠三维流固耦合数学模型的方法,为准确预测斑块增长和易损性提供了可能性。论文主要包括以下五个方面。当前构造冠脉仿真模型的瓶颈是医学影像的分辨率。易损斑块纤维帽厚度的阈值是65微米。而当前普遍应用于建模研究的IVUS影像分辨率为150-200微米,无法满足识别易损斑块及建立精准力学模型的需要。本文结合血管造影、OCT、IVUS影像数据和获取的在体材料性质,提出了一种新的、更精确的带有循环弯曲的冠脉流固耦合（FSI）模型（IVUS+OCT模型）,将高分辨率的OCT（5-10μm）与穿透力强的IVUS融合并建立模型。IVUS+OCT模型首次为斑块增长和易损性研究提供了可准... 

【文章来源】：东南大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

冠状动脉及冠状动脉粥样硬化示意图

而且可以为仿真模型提供建模数据。建立在体的模型所依赖的建模数据就是医学影像。基于医学影像的仿真模型不仅可以更直观的给出病灶的二维或三维的形态学信息，而且还能提供丰富的生物力学信息，为更深入了解疾病的发生机制、提供更好的治疗方案、以及探索有效的预防措施奠定了基础。下面先介绍本文建模中使用的三种医学影像：冠状动脉造影，血管内超声，光学相干断层造影。2.2 相关医学图像介绍冠状动脉造影（coronaryangiography，CAG）是诊断冠状动脉粥样硬化的一种常用方法。这是一种将显影剂注入血管，借助 X 射线显示血管管腔影像，显示血管病变部位和狭窄程度的介入检测方法。因为 X 射线无法穿透显影剂，血管造影利用这一特性，通过显影剂在 X 射线下所显示的影像来诊断血管病变的。

创性导管技术相结合的医学成像技术，是一种评价冠状动脉粥样硬化的常用方上一节中介绍的冠状动脉造影，虽然一直被当作评价冠状动脉病变的金指标，其只能反映血管管腔在纵向切面上的情况，无法显示出血管管壁以及斑块形态成分的情况，而且纵切面不能全面反映管腔情况，有可能低估冠脉狭窄的程血管内超声这种成像技术弥补了冠脉造影的不足，可明确冠脉造影不能确定的窄，能够很好地呈现血管管壁形态及狭窄程度，成为介入性诊疗的重要指导手血管内超声影像呈现为灰度图，不容易直观地识别图中的斑块成分与形为了更好地分析斑块成分，在这种灰阶 IVUS 图像的基础上，虚拟组织学血管超声(VH-IVUS)应运而生。VH-IVUS 需要连接心电门控采集图像，其基本原理通过功率频谱的处理技术对超声回声中的频率信号幅度的变化进行分析。根据同组织的频谱特征的差异对斑块里的不同组织成分进行分类，从而形成实时重的斑块组织分类图[45]。VH-IVUS 图像的颜色代表的组织分别为：红色，坏死心；白色，致密钙化组织；深绿色，纤维组织；浅绿色，纤维脂肪组织。

【参考文献】：
期刊论文
[1]《中国心血管病报告2017》概要[J]. 陈伟伟,高润霖,刘力生,朱曼璐,王文,王拥军,吴兆苏,李惠君,顾东风,杨跃进,郑哲,蒋立新,胡盛寿.  中国循环杂志. 2018(01)
[2]血管内超声、OCT评价颈动脉易损斑块应用价值[J]. 王立娟,包晶晶,勇强.  血管与腔内血管外科杂志. 2017(02)



本文编号：3625346