基于DSA和CTA影像的冠狀動脈血流動力學仿真分析
發(fā)布時間:2021-01-24 00:12
心血管疾病是全球的頭號死因。據估計,2008年約有1730萬人死于心血管疾病,占全球死亡總數(shù)的30%。在我國,心血管疾病的死亡順位排名第一,且死亡率高于歐美國家4-5倍,嚴重危害患者的生命和健康,給患者及其家庭和社會帶來沉重的醫(yī)療、’經濟和社會負擔。數(shù)字減影血管造影術(Digital subtraction angiography, DSA)和計算機斷層掃描造影術(Computed tomography angiography, CTA)在心血管疾病的早期篩查、臨床診斷、術前預測和術后評估等方面正發(fā)揮重要作用。然而,目前DSA和CTA僅能提供血管的結構信息(如狹窄、膨脹、堵塞等),無法提供定量化的血管功能信息(如血流速度、壓力和剪切應力等);贒SA和CTA影像,本文分別提出了一種血流動力學的模擬仿真方法,并利用臨床數(shù)據驗證了方法的可行性和有效性。首先,基于二維DSA數(shù)據進行形態(tài)學上的圖像預處理,包括感興趣區(qū)域的分割與提取,坐標變化,將三種計算流速的數(shù)學模型應用到實驗對象中,獲得血流的相對流速,并又將光流法應用于幻影數(shù)據中討論分析其加權、迭代以及各參數(shù)設置對結果的影響;然后,利用3D...
【文章來源】:東北大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:105 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
亞澳大陸的循環(huán)系統(tǒng)疾病的年齡標準化死亡率
DSA的主要優(yōu)點:(1) DSA由于沒有骨豁與軟組織影的重疊,使血管及其病變顯示更為清楚,已代替了一般的血管造影。用選擇性或超選擇性插管,可很好顯示直徑在200flm以下的血管及小病變?蓪崿F(xiàn)觀察血流的動態(tài)圖像,成為功能檢查手段。DSA可用較低濃度的對比劑,用量也可減少:(2) DSA適用于心臟大血管的檢查。對心內解剖結構異常、主動脈夾層、主動脈瘤、主動脈縮窄和分支狹窄以及主動脈發(fā)育異常等顯示清楚。對冠狀動脈也是最好的顯示方法。顯示頸段和碩內動脈清楚,用于診斷頸段動脈狹窄或閉塞、頌內動脈瘤、動脈閉塞和血管發(fā)育異常,以及顏內腫瘤供血動脈的觀察等。對腹主動脈及其分支以及肢體大血管的檢查,DSA也同樣有效;(3) DSA設備與技術己相當成熟,快速三維旋轉實時成像,實時的減影功能,可動態(tài)地從不同方位對血管及其病變進行形態(tài)和血流動力學的觀察。對介入技術,特別是血管內介入技術,也就是我們接下來的FFR功能性試驗,DSA —直是評價動脈狹窄的金標準。同時,它也有以下缺點:該法不斷的改進,但仍屬于有創(chuàng)的方法,從動脈穿剌導入導管,亦可能導致局部并發(fā)癥;檢查部位的各種組織,如肌肉、骨諮、臟器等互相重疊,特別是身體較厚、骨結構較多、解剖較復雜的部位,該法難以辨認,因而給臨床診斷帶來困難。
在生物醫(yī)學領域發(fā)揮著越來越大的作用。1.1.4血流動力學仿真分析雖然目前己有不少測量血管血流的技術,如顯微電視、光容積描圖、激光(或常規(guī)和彩色)多普勒方法和MR1等方法,但是這些方法在對不同結構和環(huán)境的血管的應用中卻各自存在一定的不適應性。并且這些方法中有的測量精度不高,有的測量代價昂貴,使得其在臨床上的應用又具有一定的局限性。而心腦血管疾病的科學、合理治療來自正確的診斷,心臟功能和血流動力學的監(jiān)測意義更顯重大,因為血流動力學的監(jiān)測可以早期測得心血管的病理生理變化。計算機流體動力學是20世紀60年代起伴隨計算科學與工程(Computational Scienceand Engineering,簡稱CSE)迅速崛起的一門科學分支。經過半個多世紀的迅猛發(fā)展,這門學科己經相當成熟了。其中的一個重要的標志是,近幾十年來,基于這門學科而發(fā)展起來的各種CFD通用軟件的陸續(xù)的出現(xiàn),并且成為了商品化的軟件,大量服務于傳統(tǒng)的流體力學和流體工程領域,如三航:航空、航天和航海,水利,機械等隨著計算流體動力學的不斷發(fā)展,基于流體的動力學仿真技術也越來越多。目前,計算流體技術與醫(yī)學上的數(shù)字成像技術相結合,作為一種無創(chuàng)的模擬測量及仿真技術,其是研究心血管血流狀態(tài)變化的一種重要的手段。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于CT圖像胸主動脈夾層與正常胸主動脈內血流動力學模擬對比分析[J]. 楊金有,俞航,劉靜,單晶心,郭金明,洪洋. 生物醫(yī)學工程與臨床. 2010(05)
[2]血流動力學與動脈粥樣硬化[J]. 張旭靜,黃久儀,王桂清. 國際腦血管病雜志. 2006(03)
[3]頸動脈分支的血流動力學數(shù)值模擬[J]. 劉有軍,喬愛科,主海文,高松. 計算力學學報. 2004(04)
[4]線掃描直接數(shù)字化X線攝影原理與應用[J]. 余厚軍,于紅林. 生物醫(yī)學工程與臨床. 2003(03)
[5]經胸冠脈血流顯像技術無創(chuàng)性評價冠脈血流儲備的臨床研究[J]. 肖保軍,李治安,楊婭,王新房,謝明星,劉俐,呂清. 中國醫(yī)學影像技術. 2000(01)
[6]應用冠脈血流顯像新技術對正常冠脈血流頻譜的分析[J]. 楊婭,王新房,李治安,劉俐,呂清,謝明星. 中國醫(yī)學影像技術. 1998(01)
[7]血液的本構方程[J]. 張建保,匡震邦. 力學進展. 1997(02)
本文編號:2996187
【文章來源】:東北大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:105 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
亞澳大陸的循環(huán)系統(tǒng)疾病的年齡標準化死亡率
DSA的主要優(yōu)點:(1) DSA由于沒有骨豁與軟組織影的重疊,使血管及其病變顯示更為清楚,已代替了一般的血管造影。用選擇性或超選擇性插管,可很好顯示直徑在200flm以下的血管及小病變?蓪崿F(xiàn)觀察血流的動態(tài)圖像,成為功能檢查手段。DSA可用較低濃度的對比劑,用量也可減少:(2) DSA適用于心臟大血管的檢查。對心內解剖結構異常、主動脈夾層、主動脈瘤、主動脈縮窄和分支狹窄以及主動脈發(fā)育異常等顯示清楚。對冠狀動脈也是最好的顯示方法。顯示頸段和碩內動脈清楚,用于診斷頸段動脈狹窄或閉塞、頌內動脈瘤、動脈閉塞和血管發(fā)育異常,以及顏內腫瘤供血動脈的觀察等。對腹主動脈及其分支以及肢體大血管的檢查,DSA也同樣有效;(3) DSA設備與技術己相當成熟,快速三維旋轉實時成像,實時的減影功能,可動態(tài)地從不同方位對血管及其病變進行形態(tài)和血流動力學的觀察。對介入技術,特別是血管內介入技術,也就是我們接下來的FFR功能性試驗,DSA —直是評價動脈狹窄的金標準。同時,它也有以下缺點:該法不斷的改進,但仍屬于有創(chuàng)的方法,從動脈穿剌導入導管,亦可能導致局部并發(fā)癥;檢查部位的各種組織,如肌肉、骨諮、臟器等互相重疊,特別是身體較厚、骨結構較多、解剖較復雜的部位,該法難以辨認,因而給臨床診斷帶來困難。
在生物醫(yī)學領域發(fā)揮著越來越大的作用。1.1.4血流動力學仿真分析雖然目前己有不少測量血管血流的技術,如顯微電視、光容積描圖、激光(或常規(guī)和彩色)多普勒方法和MR1等方法,但是這些方法在對不同結構和環(huán)境的血管的應用中卻各自存在一定的不適應性。并且這些方法中有的測量精度不高,有的測量代價昂貴,使得其在臨床上的應用又具有一定的局限性。而心腦血管疾病的科學、合理治療來自正確的診斷,心臟功能和血流動力學的監(jiān)測意義更顯重大,因為血流動力學的監(jiān)測可以早期測得心血管的病理生理變化。計算機流體動力學是20世紀60年代起伴隨計算科學與工程(Computational Scienceand Engineering,簡稱CSE)迅速崛起的一門科學分支。經過半個多世紀的迅猛發(fā)展,這門學科己經相當成熟了。其中的一個重要的標志是,近幾十年來,基于這門學科而發(fā)展起來的各種CFD通用軟件的陸續(xù)的出現(xiàn),并且成為了商品化的軟件,大量服務于傳統(tǒng)的流體力學和流體工程領域,如三航:航空、航天和航海,水利,機械等隨著計算流體動力學的不斷發(fā)展,基于流體的動力學仿真技術也越來越多。目前,計算流體技術與醫(yī)學上的數(shù)字成像技術相結合,作為一種無創(chuàng)的模擬測量及仿真技術,其是研究心血管血流狀態(tài)變化的一種重要的手段。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于CT圖像胸主動脈夾層與正常胸主動脈內血流動力學模擬對比分析[J]. 楊金有,俞航,劉靜,單晶心,郭金明,洪洋. 生物醫(yī)學工程與臨床. 2010(05)
[2]血流動力學與動脈粥樣硬化[J]. 張旭靜,黃久儀,王桂清. 國際腦血管病雜志. 2006(03)
[3]頸動脈分支的血流動力學數(shù)值模擬[J]. 劉有軍,喬愛科,主海文,高松. 計算力學學報. 2004(04)
[4]線掃描直接數(shù)字化X線攝影原理與應用[J]. 余厚軍,于紅林. 生物醫(yī)學工程與臨床. 2003(03)
[5]經胸冠脈血流顯像技術無創(chuàng)性評價冠脈血流儲備的臨床研究[J]. 肖保軍,李治安,楊婭,王新房,謝明星,劉俐,呂清. 中國醫(yī)學影像技術. 2000(01)
[6]應用冠脈血流顯像新技術對正常冠脈血流頻譜的分析[J]. 楊婭,王新房,李治安,劉俐,呂清,謝明星. 中國醫(yī)學影像技術. 1998(01)
[7]血液的本構方程[J]. 張建保,匡震邦. 力學進展. 1997(02)
本文編號:2996187
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