一种肝硬化门静脉高压的无创检测方法、系统和存储介质技术方案

本发明专利技术属于门静脉压力梯度无创检测技术领域，具体涉及一种肝硬化门静脉高压的无创检测方法、系统和存储介质。本发明专利技术方法包括如下步骤：根据CTA影像数据生成CTA的冠状位、矢状位和水平位图像；构建包含所述门静脉模型、肝静脉模型和肝脏模型的门静脉系统三维模型；对所述门静脉系统三维模型进行网格化处理；对经过网格化处理的门静脉系统三维模型进行数值模拟，得到门静脉系统的压力分布和血流模式。本发明专利技术还提供了实现上述方法的系统。本发明专利技术利用CTA影像数据进行数值拟合，实现了数值门静脉压力梯度CT

【技术实现步骤摘要】
一种肝硬化门静脉高压的无创检测方法、系统和存储介质


[0001]本专利技术属于门静脉压力梯度无创检测
，具体涉及一种肝硬化门静脉高压的无创检测方法、系统和存储介质。

技术介绍

[0002]肝硬化是各种慢性肝病发展的终末期阶段，门静脉高压是肝硬化的主要临床表现之一。门静脉压力持续增高引起的静脉曲张破裂出血、难治性腹水/胸水、肝性脑病、肝肾综合征，肝肺综合征等并发症，是导致患者不良预后甚至死亡的主要原因。门静脉高压是隐匿的发展过程，临床早期诊断尚未被重视，而一旦出现并发症，门静脉压已到达较高水平，干预时机相对滞后，临床疗效有限。肝静脉压力梯度（hepatic venous pressure gradient，HVPG）是目前门静脉高压危险分层的“金标准”。然而，HVPG作为有创检测手段，对设备、人员技术要求高，检查费用高昂，患者接受度较低，同时，HVPG对肝前性、肝后性、窦前性、窦后性门静脉高压的测量准确性差，干扰临床诊疗策略。因此，建立一种无创测量门静脉压力的方法，早期、准确、动态地评估门静脉压力情况，是创新门静脉高压诊疗手段和惠及广大肝硬化患者的重要临床课题。
[0003]目前门静脉高压无创评估方法多采用临床模型、血清学指标、肝脏/脾脏硬度、CT/MRI影像组学，或多个模型组合以及神经网络算法。例如，中国专利技术专利申请“CN104107039A
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一种无创性门静脉血流动力学参数测定方法”提供了利用三维几何模型计算血流动力学参数的方法。这些现有的方法未能取得良好的预测效果。究其原因，一是这些模型或指标是门静脉高压形成后的表现或征象，并非导致压力增高的直接机制，以“果”寻“因”，难以实现准确预测；二是绝大多数研究采用HVPG作为金标准，由于HVPG适应症的局限性，本身可能低估或高估门静脉高压，导致与临床实际情况的脱节。
[0004]根据流体力学原理，门静脉压力取决于肝内血流阻力和门静脉血流量。肝硬化患者在经颈静脉肝内门体分流术中，直接测量门静脉及下腔静脉压力并计算得到门静脉压力梯度（portal pressure gradient，PPG），可以作为无创诊断模型的“金标准”。然而，现有技术中，对于PPG的检测需要进行穿刺，尚缺乏无创检测的手段。
[0005]肝脏是一种具有多孔介质特征的生物脏器，血液从门静脉流入，通过肝血窦汇入肝静脉流出，肝内血流阻力通过多孔介质的孔隙率反映，后者又与肝脏硬度有一定相关性。CTA血管造影（CTA angiography， CTA）可以为门静脉系统血管的形态、走向、直径和流速提供有价值的评估信息。然而，目前尚未有方法将CTA的检测结果与PPG的检测结果进行直接的关联。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的问题，本专利技术提供一种肝硬化门静脉高压的无创检测方法、系统和存储介质，目的在于提供一种有限元仿真方法对肝硬化门静脉高压患者的门静脉压力在多孔介质模型下进行无创测量，实现门静脉压力的评估。
[0007]一种肝硬化门静脉高压的无创检测方法，包括如下步骤：步骤1，根据CTA影像数据生成CTA的冠状位、矢状位和水平位图像；步骤2，利用所述CTA的冠状位、矢状位和水平位图像建立门静脉模型、肝静脉模型和肝脏模型，构建包含所述门静脉模型、肝静脉模型和肝脏模型的门静脉系统三维模型；步骤3，对所述门静脉系统三维模型进行网格化处理；步骤4，对经过网格化处理的门静脉系统三维模型进行数值模拟，得到门静脉系统的压力分布和血流模式。
[0008]优选的，步骤2中，所述门静脉模型的建立具体包括如下步骤：步骤2.1，根据灰度值区分影像中的门静脉，手动对门静脉的影像进行分割；步骤2.2， 根据灰度值区分影像中的肝静脉，手动对肝静脉的影像进行分割；步骤2.3，根据灰度值区分影像中的肝脏，手动对肝脏的影像进行分割。
[0009]优选的，步骤2中，对所述门静脉系统三维模型还进行如下操作：步骤2.4，对所述门静脉系统三维模型进行表面光滑处理；步骤2.5，对门静脉系统三维模型的血流入口及出口作切垂直切面；步骤2.6，通过布尔操作用肝脏模型分别减去门静脉模型和肝静脉模型，导出所述门静脉系统三维模型的STL格式文件。
[0010]优选的，步骤3具体包括如下步骤：步骤3.1，对所述门静脉系统三维模型进行网格划分；步骤3.2，对所述门静脉系统三维模型进行几何修复；步骤3.3，对血流的入口、出口和壁面进行定义；步骤3.4，根据模型尺寸划分合适尺寸的四面体非结构化网格，导出网格文件为msh格式。
[0011]优选的，步骤4中，对划分了网格的门静脉系统三维模型进行数值模拟，所述数值模拟基于纳维
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斯托克斯方程进行，具体步骤包括：步骤4.1，根据血液的性质，对所述数值模拟进行参数设置；步骤4.2，所述数值模拟的参数设置中使用多孔介质模型，利用达西定律和超声测量的肝脏硬度调节多孔介质参数；步骤4.3，所述数值模拟的参数设置中设定边界条件，其边界条件由超声多普勒检测提供。
[0012]步骤4.4，根据质量守恒定理对所述数值模拟的边界条件进行修正。
[0013]优选的，还包括步骤5：步骤5，对步骤4得到的压力分布和血流模式进行后处理，通过计算结果得出门脉主干的压力梯度。
[0014]优选的，还包括步骤6：步骤6，将步骤5得到的结果与有创手术测量结果进行对比；结果不吻合的情况下，修正所述多孔介质模型的多孔介质参数，重复进行步骤4
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5，直至步骤5得到的结果与有创手术测量结果吻合；结果吻合的情况下，结束步骤6。
[0015]本专利技术还提供一种肝硬化门静脉高压的无创检测系统，包括：输入模块，用于输入CTA影像数据；
计算模块，用于按照上述肝硬化门静脉高压的无创检测方法对所述CTA影像数据进行计算；输出模块，用于输出计算模块的计算结果。
[0016]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有用于实现上述肝硬化门静脉高压的无创检测方法的计算机程序。
[0017]本专利技术首次提出将肝脏作为多孔介质材料，对肝硬化患者进行基于CT影像的数值门静脉压力梯度(computed tomography based portal pressure gradient, CT
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PPG)的无创测量，CT
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PPG可以反映真实的PPG的大小，替代PPG作为一种诊断指标。本专利技术开创了一种全新的无创测量PPG的思路，为肝硬化门静脉高压患者的早期无创诊断提供一种新的途径。
[0018]显然，根据本专利技术的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本专利技术上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
[0019]以下通过实施例形式的具体实施方式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。
附图说明
[0020]图1为实施例1的流程示意图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种肝硬化门静脉高压的无创检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，根据CTA影像数据生成CTA的冠状位、矢状位和水平位图像；步骤2，利用所述CTA的冠状位、矢状位和水平位图像建立门静脉模型、肝静脉模型和肝脏模型，构建包含所述门静脉模型、肝静脉模型和肝脏模型的门静脉系统三维模型；步骤3，对所述门静脉系统三维模型进行网格化处理；步骤4，对经过网格化处理的门静脉系统三维模型进行数值模拟，得到门静脉系统的压力分布和血流模式。2.按照权利要求1所述的肝硬化门静脉高压的无创检测方法，其特征在于：步骤2中，所述门静脉模型的建立具体包括如下步骤：步骤2.1，根据灰度值区分影像中的门静脉，手动对门静脉的影像进行分割；步骤2.2， 根据灰度值区分影像中的肝静脉，手动对肝静脉的影像进行分割；步骤2.3，根据灰度值区分影像中的肝脏，手动对肝脏的影像进行分割。3.按照权利要求1所述的肝硬化门静脉高压的无创检测方法，其特征在于：步骤2中，对所述门静脉系统三维模型还进行如下操作：步骤2.4，对所述门静脉系统三维模型进行表面光滑处理；步骤2.5，对门静脉系统三维模型的血流入口及出口作切垂直切面；步骤2.6，通过布尔操作用肝脏模型分别减去门静脉模型和肝静脉模型，导出所述门静脉系统三维模型的STL格式文件。4.按照权利要求1所述的肝硬化门静脉高压的无创检测方法，其特征在于：步骤3具体包括如下步骤：步骤3.1，对所述门静脉系统三维模型进行网格划分；步骤3.2，对所述门静脉系统三维模型进行几何修复；步骤3.3，对血流的入口、出口和壁面进行定义；步骤3.4，根据模型尺寸划分合适尺寸的四面体非结构化网格，导出网格文件为msh格式。5.按照权...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱越，吴浩，邰阳，雷建国，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：