【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及动脉瘤技术，尤其涉及面向实验鼠的颅内高危动脉瘤破裂风险分析方法及系统。
技术介绍
1、颅内动脉瘤是一种常见的出血性脑卒中疾病。在临床诊疗中，颅内未破裂动脉瘤常根据发展情况分为稳定动脉瘤和高危动脉瘤两种。它的形成复杂目前在体外无法复制，需要使用动物模型完成体内试验的研究。在颅内动脉瘤基础研究中，大量运用小鼠构建颅内动脉瘤，但是对于临床中的这类分型模拟的动物模型仍然欠缺。除此之外，在研究中大量对小鼠颅内动脉瘤破裂结果进行分析，不论病理层面免疫程度浸润如何，这种结果也是片面的。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供面向实验鼠的颅内高危动脉瘤破裂风险分析方法及系统，能够解决现有技术中的问题。
2、本专利技术实施例的第一方面，
3、提供面向实验鼠的颅内高危动脉瘤破裂风险分析方法，包括：
4、获取实验鼠的头部ct血管造影图像和mri血管造影图像，对ct血管造影图像和mri血管造影图像进行配准，生成融合的多模态医学影像；利用预先训练的卷积神经网络对所述多模态医学影像进行分割，自动提取动脉瘤区域，并结合区域生长算法精确分割动脉瘤轮廓，构建个体化的动脉瘤三维模型；
5、采用有限元方法对所述动脉瘤三维模型进行网格划分，生成动脉瘤血管壁和血液区域的体网格模型，基于所述体网格模型建立流固耦合的血流动力学数值模拟模型；利用实验鼠的生理参数设定边界条件，进行非定常血流动力学模拟，获得动脉瘤壁面的时均和峰值血流动力学参数分布；
6、通过
7、在一种可选的实施方式中，
8、利用预先训练的卷积神经网络对所述多模态医学影像进行分割，自动提取动脉瘤区域，并结合区域生长算法精确分割动脉瘤轮廓，构建个体化的动脉瘤三维模型包括：
9、将动脉瘤区域对应的二值化掩膜转化为三角面片模型，所述转化通过遍历所述动脉瘤区域对应的二值化掩膜的体素，根据体素顶点的掩膜值判断体素内部等值面，并计算等值面与体素棱边的交点，生成三角面片；
10、通过迭代合并所述三角面片模型中的边，合并时选择误差度量最小的边，减少面片数量，得到简化后的三角面片模型；
11、通过迭代更新所述简化后的三角面片模型的顶点坐标，使顶点朝相邻顶点的平均位置移动，并引入正则化项控制平滑强度，对所述简化后的三角面片模型进行平滑处理；
12、提取动脉瘤血管壁区域，计算血管壁内每个体素到血管腔的距离，得到壁厚度场，将所述壁厚度场与平滑后的三角面片模型配准，插值将壁厚度值映射到平滑后的三角面片模型的顶点上，实现动脉瘤壁厚度与平滑后的三角面片模型的融合；
13、从融合壁厚度的三角面片模型提取动脉瘤的几何形态特征，构建个体化的动脉瘤三维模型。
14、在一种可选的实施方式中，
15、提取动脉瘤血管壁区域，计算血管壁内每个体素到血管腔的距离，得到壁厚度场，将所述壁厚度场与平滑后的三角面片模型配准，插值将壁厚度值映射到平滑后的三角面片模型的顶点上，实现动脉瘤壁厚度与平滑后的三角面片模型的融合包括：
16、对ct血管造影图像进行阈值分割，将ct值位于预设分割阈值范围内的体素标记为前景，其余体素标记为背景，对分割结果进行形态学操作，消除噪声区域，填充血管壁内孔洞，得到动脉瘤血管壁区域对应的二值化掩膜；
17、将动脉瘤血管腔边界上的体素作为种子点，动脉瘤血管壁区域对应的二值化掩膜作为速度场，利用快速行进法计算所述动脉瘤血管壁区域对应的二值化掩膜内每个体素到所述种子点的最短距离，生成表示动脉瘤壁厚度的标量场；
18、采用基于互信息的刚性配准算法，通过最大化互信息找到最优的刚性变换参数，将所述标量场与平滑后的三角面片模型进行空间配准；
19、对于平滑后的三角面片模型的每个顶点，根据其所在体素的八个顶点的壁厚度值，利用三线性插值计算该顶点的壁厚度属性值，将所述标量场映射到平滑后的三角面片模型的顶点上，实现壁厚度属性值与平滑后的三角面片模型融合。
20、在一种可选的实施方式中，
21、采用有限元方法对所述动脉瘤三维模型进行网格划分，生成动脉瘤血管壁和血液区域的体网格模型，基于所述体网格模型建立流固耦合的血流动力学数值模拟模型包括：
22、将融合了壁厚度信息的动脉瘤三维模型进行空间离散化，采用分区网格划分策略，对动脉瘤血管壁区域根据壁厚度信息自适应调整网格尺寸，对血液区域设置网格尺寸和过渡参数，分别生成动脉瘤血管壁和血液区域的四面体体网格；
23、在血管壁与血液的交界面上施加速度连续性和应力平衡的耦合条件，采用分离式算法进行数值求解，通过迭代更新血液流动和血管壁变形的解，在每个时间步内，求解血液流动问题得到血液区域的速度和压力分布，将血液力作为载荷施加到血管壁上求解血管壁变形，并根据血管壁位移更新血液区域网格；
24、血液作为不可压缩的黏性流体，其流动行为遵循navier-stokes方程和连续性方程，血管壁作为超弹性体，其力学行为采用非线性应变能函数描述，结合动脉瘤血管壁和血液区域的四面体体网格，建立流固耦合的血流动力学数值模拟模型。
25、在一种可选的实施方式中，
26、在血管壁与血液的交界面上施加速度连续性和应力平衡的耦合条件，采用分离式算法进行数值求解，通过迭代更新血液流动和血管壁变形的解，在每个时间步内，求解血液流动问题得到血液区域的速度和压力分布，将血液力作为载荷施加到血管壁上求解血管壁变形，并根据血管壁位移更新血液区域网格包括：
27、在血管壁与血液的交界面上施加速度连续性条件，保证交界面上血液和血管壁的速度场连续，同时施加应力平衡条件，使交界面上血液对血管壁的作用力与血管壁对血液的反作用力大小相等、方向相反；
28、采用分离式算法，将连续的时间域划分为离散的时间步，在每个时间步内进行流固耦合迭代求解，在给定的血管壁位移下求解血液流动问题，获得血液区域的速度和压力分布，将血液力作为载荷施加到血管壁上求解血管壁变形问题，获得血管壁的位移和应力分布；
29、根据血管壁变形求解得到的位移场，采用动网格技术更新血液区域的计算网格，通过节点位置调整和网格局部重构，适应血管壁的移动和变形；
30、将更新后的血管壁位移和速度作为新的边界条件，返回血液流动求解步骤，重复流固耦合迭代求解过程，直至血液流动和血管壁变形的解在当前时间步内达到收敛；
31、完成当前时间步的流固耦合求解后，将解作为下一个时间步的初始条件，进行时间推进，直至达到预设的终止时间。
32、在一种可选的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.面向实验鼠的颅内高危动脉瘤破裂风险分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用预先训练的卷积神经网络对所述多模态医学影像进行分割，自动提取动脉瘤区域，并结合区域生长算法精确分割动脉瘤轮廓，构建个体化的动脉瘤三维模型包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，提取动脉瘤血管壁区域，计算血管壁内每个体素到血管腔的距离，得到壁厚度场，将所述壁厚度场与平滑后的三角面片模型配准，插值将壁厚度值映射到平滑后的三角面片模型的顶点上，实现动脉瘤壁厚度与平滑后的三角面片模型的融合包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用有限元方法对所述动脉瘤三维模型进行网格划分，生成动脉瘤血管壁和血液区域的体网格模型，基于所述体网格模型建立流固耦合的血流动力学数值模拟模型包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在血管壁与血液的交界面上施加速度连续性和应力平衡的耦合条件，采用分离式算法进行数值求解，通过迭代更新血液流动和血管壁变形的解，在每个时间步内，求解血液流动问题得到血液区域的速度和压力分布，将血液力
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用实验鼠的生理参数设定边界条件，进行非定常血流动力学模拟，获得动脉瘤壁面的时均和峰值血流动力学参数分布包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建分层级动脉瘤破裂风险预测模型，模型的输入为所述预测指标体系，采用长短时记忆网络LSTM和注意力机制，对不同动脉瘤部位的破裂风险进行分层预测，得到局部破裂概率和整体破裂概率包括：
8.面向实验鼠的颅内高危动脉瘤破裂风险分析系统，用于实现前述权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任意一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.面向实验鼠的颅内高危动脉瘤破裂风险分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用预先训练的卷积神经网络对所述多模态医学影像进行分割，自动提取动脉瘤区域，并结合区域生长算法精确分割动脉瘤轮廓，构建个体化的动脉瘤三维模型包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，提取动脉瘤血管壁区域，计算血管壁内每个体素到血管腔的距离，得到壁厚度场，将所述壁厚度场与平滑后的三角面片模型配准，插值将壁厚度值映射到平滑后的三角面片模型的顶点上，实现动脉瘤壁厚度与平滑后的三角面片模型的融合包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用有限元方法对所述动脉瘤三维模型进行网格划分，生成动脉瘤血管壁和血液区域的体网格模型，基于所述体网格模型建立流固耦合的血流动力学数值模拟模型包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在血管壁与血液的交界面上施加速度连续性和应力平衡的耦合条件，采用分离式算法进行数值求解，通过迭代更新血液...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘清源，文铮，陈磊，唐海双，兰川金，王硕，
申请(专利权)人：首都医科大学附属北京天坛医院，
类型：发明
国别省市：
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