心脏左心室流场域数值模拟方法、计算机、计算机程序.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108257214A(43)申请公布日2018.07.06(21)申请号201810144565.5(22)申请日2018.02.12(71)申请人成都信息工程大学地址610225四川省成都市西南航空港经济开发区学府路一段24号(72)发明人阿都建华孙晓亚周钦刘洁芯(74)专利代理机构北京轻创知识产权代理有限公司11212代理人谈杰(51)Int.Cl.G06T17/30(2006.01)G06T7/187(2017.01)G06T7/12(2017.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称心脏左心室流场域数值模拟方法、计算机、计算机程序(57)摘要本发明属于医学测量、计算机仿真、计算流体力学技术领域，公开了一种心脏左心室流场域数值模拟方法、计算机、计算机程序，采用基于超声心动图的左心室轮廓提取方法提取轮廓，进行左心室血流流场动态模拟；基于超声心动图提取左心室初始轮廓，通过快速连通域方法获取轮廓像素点坐标，并基于提取的心脏左心室轮廓模型自动生成左心室网格模型；设置优化边界条件，动态模拟心脏左心室血流流场变化过程。本发明有助于更好地揭示心血管疾病发生、发展的病理生理和病理解剖基础，可以对此类疾病的预防和治疗提供有价值的参考信息。CN108257214ACN108257214A权利要求书1/2页1.一种心脏左心室流场域数值模拟方法，其特征在于，所述心脏左心室流场域数值模拟方法采用基于超声心动图的左心室轮廓提取方法提取轮廓，进行左心室血流流场动态模拟；基于超声心动图提取左心室初始轮廓，通过快速连通域方法获取轮廓像素点坐标，并基于提取的心脏左心室轮廓模型自动生成左心室网格模型；设置优化边界条件，动态模拟心脏左心室血流流场变化过程。2.如权利要求1所述的心脏左心室流场域数值模拟方法，其特征在于，所述心脏左心室流场域数值模拟方法包括以下步骤：步骤一，超声心动图选择左心室轮廓；步骤二，在空白图像绘制出左心室轮廓图；步骤三，用二值图像快速连通域方法得到标识的左心室连通域轮廓；步骤四，获取左心室连通域轮廓所有像素坐标点；步骤五，左心室轮廓生成网格；步骤六，设置边界条件，计算流场变化，动态模拟展示左心室血流流场变化过程。3.如权利要求2所述的心脏左心室流场域数值模拟方法，其特征在于，所述步骤三采用快速连通域方法提取左心室轮廓图包括：(1)连通域标识符号为T，初始化标号T值为1；(2)将图像按照从左到右，从上到下的顺序搜索，找到的第一个黑点一定是最左上方的边界点，记为A1，A1点的右、右下、下、左下四个领点中至少有一个边界点，记为A2；A1和A2的灰度值都标记为T；(3)从A2开始找起，按右、右上、上、左上、左、左下、下、右下的顺序找下一个边界点A3，将其灰度值标记为T，并继续搜索下一个边界点；如果A3就是边界起始点A1，则搜索结束；(4)一个连通区域跟踪完毕后，将标号值加1，并以这一区域的搜索结束点作为起始点再开始逐行扫描，边缘跟踪，边界标记；如此循环搜索，直到整副图像扫描完毕为止；(5)如果连通区域标记值为1，则说明左心室轮廓提取成功；如果连通域标记值大于1，则表明左心室轮廓提取错误，存在多个连通域，重新开始在超声心动图上选择左心室轮廓。4.如权利要求2所述的心脏左心室流场域数值模拟方法，其特征在于，所述步骤六具体包括：(1)设置边界条件，左心室轮廓边界速度首先都设置为0，二尖瓣口边界处设置血流速度为U＝2m/s，V＝2m/s，血流密度系数设为ρ＝1060kg/m3，血流黏性系数设为μ＝0.0033kg/ms；(2)求解纳维-斯托克斯方程，计算血流变化过程。5.如权利要求4所述的心脏左心室流场域数值模拟方法，其特征在于，所述使用欧拉变量描述血流流体的运动，则表示如下：其中，Δ是拉普拉斯算子，是哈蜜顿算子，u表示血流的速度，ut表示血流加速度，ρ表示血流密度系数，μ为血流黏性系数，f表示外力项。6.一种实现权利要求1～5任意一项所述心脏左心室流场域数值模拟方法的计算机程序。2CN108257214A权利要求书2/2页7.一种搭载有权利要求6所述计算机程序的信息计算机。8.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-5任意一项所述的心脏左心室流场域数值模拟方法。3CN108257214A说明书1/5页心脏左心室流场域数值模拟方法、计算机、计算机程序技术领域[0001]本发明属于医学测量、计算机仿真、计算流体力学技术领域，尤其涉及一种心脏左心室流场域数值模拟方法、计算机、计算机程序。背景技术[0002]目前，业内常用的现有技术是这样的：[0003]整个人体系统中各个组织器官的血流灌注。心脏的解剖功能极为复杂，以“泵”的形