基于DSA和CTA影像的冠状动脉血流动力学仿真分析
发布时间：2021-01-24 00:12
心血管疾病是全球的头号死因。据估计,2008年约有1730万人死于心血管疾病,占全球死亡总数的30%。在我国,心血管疾病的死亡顺位排名第一,且死亡率高于欧美国家4-5倍,严重危害患者的生命和健康,给患者及其家庭和社会带来沉重的医疗、’经济和社会负担。数字减影血管造影术（Digital subtraction angiography, DSA）和计算机断层扫描造影术（Computed tomography angiography, CTA）在心血管疾病的早期筛查、临床诊断、术前预测和术后评估等方面正发挥重要作用。然而,目前DSA和CTA仅能提供血管的结构信息（如狭窄、膨胀、堵塞等）,无法提供定量化的血管功能信息（如血流速度、压力和剪切应力等）。基于DSA和CTA影像,本文分别提出了一种血流动力学的模拟仿真方法,并利用临床数据验证了方法的可行性和有效性。首先,基于二维DSA数据进行形态学上的图像预处理,包括感兴趣区域的分割与提取,坐标变化,将三种计算流速的数学模型应用到实验对象中,获得血流的相对流速,并又将光流法应用于幻影数据中讨论分析其加权、迭代以及各参数设置对结果的影响；然后,利用3D...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
亚澳大陆的循环系统疾病的年龄标准化死亡率
DSA的主要优点：（1) DSA由于没有骨豁与软组织影的重叠，使血管及其病变显示更为清楚，已代替了一般的血管造影。用选择性或超选择性插管，可很好显示直径在200flm以下的血管及小病变。可实现观察血流的动态图像，成为功能检查手段。DSA可用较低浓度的对比剂，用量也可减少：（2) DSA适用于心脏大血管的检查。对心内解剖结构异常、主动脉夹层、主动脉瘤、主动脉缩窄和分支狭窄以及主动脉发育异常等显示清楚。对冠状动脉也是最好的显示方法。显示颈段和硕内动脉清楚，用于诊断颈段动脉狭窄或闭塞、颂内动脉瘤、动脉闭塞和血管发育异常，以及颜内肿瘤供血动脉的观察等。对腹主动脉及其分支以及肢体大血管的检查，DSA也同样有效；（3) DSA设备与技术己相当成熟，快速三维旋转实时成像，实时的减影功能，可动态地从不同方位对血管及其病变进行形态和血流动力学的观察。对介入技术，特别是血管内介入技术，也就是我们接下来的FFR功能性试验，DSA —直是评价动脉狭窄的金标准。同时，它也有以下缺点：该法不断的改进，但仍属于有创的方法，从动脉穿剌导入导管，亦可能导致局部并发症；检查部位的各种组织，如肌肉、骨諮、脏器等互相重叠，特别是身体较厚、骨结构较多、解剖较复杂的部位，该法难以辨认，因而给临床诊断带来困难。
在生物医学领域发挥着越来越大的作用。1.1.4血流动力学仿真分析虽然目前己有不少测量血管血流的技术，如显微电视、光容积描图、激光（或常规和彩色）多普勒方法和MR1等方法，但是这些方法在对不同结构和环境的血管的应用中却各自存在一定的不适应性。并且这些方法中有的测量精度不高，有的测量代价昂贵，使得其在临床上的应用又具有一定的局限性。而心脑血管疾病的科学、合理治疗来自正确的诊断，心脏功能和血流动力学的监测意义更显重大，因为血流动力学的监测可以早期测得心血管的病理生理变化。计算机流体动力学是20世纪60年代起伴随计算科学与工程(Computational Scienceand Engineering，简称CSE)迅速崛起的一门科学分支。经过半个多世纪的迅猛发展，这门学科己经相当成熟了。其中的一个重要的标志是，近几十年来，基于这门学科而发展起来的各种CFD通用软件的陆续的出现，并且成为了商品化的软件，大量服务于传统的流体力学和流体工程领域，如三航：航空、航天和航海，水利，机械等随着计算流体动力学的不断发展，基于流体的动力学仿真技术也越来越多。目前，计算流体技术与医学上的数字成像技术相结合，作为一种无创的模拟测量及仿真技术，其是研究心血管血流状态变化的一种重要的手段。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CT图像胸主动脉夹层与正常胸主动脉内血流动力学模拟对比分析[J]. 杨金有,俞航,刘静,单晶心,郭金明,洪洋. 生物医学工程与临床. 2010(05)
[2]血流动力学与动脉粥样硬化[J]. 张旭静,黄久仪,王桂清. 国际脑血管病杂志. 2006(03)
[3]颈动脉分支的血流动力学数值模拟[J]. 刘有军,乔爱科,主海文,高松. 计算力学学报. 2004(04)
[4]线扫描直接数字化X线摄影原理与应用[J]. 余厚军,于红林. 生物医学工程与临床. 2003(03)
[5]经胸冠脉血流显像技术无创性评价冠脉血流储备的临床研究[J]. 肖保军,李治安,杨娅,王新房,谢明星,刘俐,吕清. 中国医学影像技术. 2000(01)
[6]应用冠脉血流显像新技术对正常冠脉血流频谱的分析[J]. 杨娅,王新房,李治安,刘俐,吕清,谢明星. 中国医学影像技术. 1998(01)
[7]血液的本构方程[J]. 张建保,匡震邦. 力学进展. 1997(02)
本文编号：2996187
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
亚澳大陆的循环系统疾病的年龄标准化死亡率
DSA的主要优点：（1) DSA由于没有骨豁与软组织影的重叠，使血管及其病变显示更为清楚，已代替了一般的血管造影。用选择性或超选择性插管，可很好显示直径在200flm以下的血管及小病变。可实现观察血流的动态图像，成为功能检查手段。DSA可用较低浓度的对比剂，用量也可减少：（2) DSA适用于心脏大血管的检查。对心内解剖结构异常、主动脉夹层、主动脉瘤、主动脉缩窄和分支狭窄以及主动脉发育异常等显示清楚。对冠状动脉也是最好的显示方法。显示颈段和硕内动脉清楚，用于诊断颈段动脉狭窄或闭塞、颂内动脉瘤、动脉闭塞和血管发育异常，以及颜内肿瘤供血动脉的观察等。对腹主动脉及其分支以及肢体大血管的检查，DSA也同样有效；（3) DSA设备与技术己相当成熟，快速三维旋转实时成像，实时的减影功能，可动态地从不同方位对血管及其病变进行形态和血流动力学的观察。对介入技术，特别是血管内介入技术，也就是我们接下来的FFR功能性试验，DSA —直是评价动脉狭窄的金标准。同时，它也有以下缺点：该法不断的改进，但仍属于有创的方法，从动脉穿剌导入导管，亦可能导致局部并发症；检查部位的各种组织，如肌肉、骨諮、脏器等互相重叠，特别是身体较厚、骨结构较多、解剖较复杂的部位，该法难以辨认，因而给临床诊断带来困难。
在生物医学领域发挥着越来越大的作用。1.1.4血流动力学仿真分析虽然目前己有不少测量血管血流的技术，如显微电视、光容积描图、激光（或常规和彩色）多普勒方法和MR1等方法，但是这些方法在对不同结构和环境的血管的应用中却各自存在一定的不适应性。并且这些方法中有的测量精度不高，有的测量代价昂贵，使得其在临床上的应用又具有一定的局限性。而心脑血管疾病的科学、合理治疗来自正确的诊断，心脏功能和血流动力学的监测意义更显重大，因为血流动力学的监测可以早期测得心血管的病理生理变化。计算机流体动力学是20世纪60年代起伴随计算科学与工程(Computational Scienceand Engineering，简称CSE)迅速崛起的一门科学分支。经过半个多世纪的迅猛发展，这门学科己经相当成熟了。其中的一个重要的标志是，近几十年来，基于这门学科而发展起来的各种CFD通用软件的陆续的出现，并且成为了商品化的软件，大量服务于传统的流体力学和流体工程领域，如三航：航空、航天和航海，水利，机械等随着计算流体动力学的不断发展，基于流体的动力学仿真技术也越来越多。目前，计算流体技术与医学上的数字成像技术相结合，作为一种无创的模拟测量及仿真技术，其是研究心血管血流状态变化的一种重要的手段。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CT图像胸主动脉夹层与正常胸主动脉内血流动力学模拟对比分析[J]. 杨金有,俞航,刘静,单晶心,郭金明,洪洋. 生物医学工程与临床. 2010(05)
[2]血流动力学与动脉粥样硬化[J]. 张旭静,黄久仪,王桂清. 国际脑血管病杂志. 2006(03)
[3]颈动脉分支的血流动力学数值模拟[J]. 刘有军,乔爱科,主海文,高松. 计算力学学报. 2004(04)
[4]线扫描直接数字化X线摄影原理与应用[J]. 余厚军,于红林. 生物医学工程与临床. 2003(03)
[5]经胸冠脉血流显像技术无创性评价冠脉血流储备的临床研究[J]. 肖保军,李治安,杨娅,王新房,谢明星,刘俐,吕清. 中国医学影像技术. 2000(01)
[6]应用冠脉血流显像新技术对正常冠脉血流频谱的分析[J]. 杨娅,王新房,李治安,刘俐,吕清,谢明星. 中国医学影像技术. 1998(01)
[7]血液的本构方程[J]. 张建保,匡震邦. 力学进展. 1997(02)
本文编号：2996187
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