【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及颈动脉粥样硬化斑块稳定性判断领域，尤其涉及一种术前无创判断斑块稳定性的方法。
技术介绍
1、动脉粥样硬化是引起颈动脉狭窄的重要原因，血管内斑块分为稳定性斑块与不稳定性斑块，不稳定性斑块易发生破裂、脱落便引起高致死率的脑卒中，因此，判断斑块的稳定性是为患者制定cea手术方案的重要因素。目前针对斑块稳定性的研究主要集中于术前医学影像观察与术后生物组织分析。术前医学影像观察法包括ivus+tcd、bb-mri等，存在探测部位不明确、检查周期过长、检查成本过高、判断准确率较低的问题；术后生物组织分析法需要取出患者部分斑块进行病理定型测试，可准确判定斑块稳定性，但需进行手术干预，存在创伤性较大的问题。因此，亟需开发一种提高术前医学检查准确性、无创性的斑块稳定性评估方法。
2、数值模拟成为辅助研究人体内血流微环境变化的有效方法之一。已授权的专利技术专利为cn109754388b公布一种计算颈动脉狭窄程度的方法，该方法基于数值模拟为颈动脉狭窄程度提供流动分析，但无法用于斑块稳定性研究；现有针对斑块形成机理研究表明，稳定性斑块结构中含有大量胶原纤维和弹性纤维，在生长过程中发生钙化现象，相较于不稳定性斑块不容易破裂，由此可得，两类斑块材料性质、力学性质存在显著差别；现有针对血管内流动数值模拟研究多采用理想模型，无法针对特性患者给出医学检查及手术方案，其存在以下问题。第一，力学模型中多将血管壁与斑块视为同等物性材料，并未对稳定性斑块与不稳定斑块进行材料模型区分。第二，流动模型中多将血液视为牛顿流体，并未对患者血液中的红细胞
3、本专利技术以临床数据、病理数据为基础获取患者的真实血液物性与血管形态，通过测试斑块、血管壁的力学性质以发现两类斑块、血管壁的材料性能差异，利用多组分多相流双向流固耦合数值模拟以得到两类模型中的典型点流速、局部流量、截面流线，结合数值模拟结果，进行针对性术前医学检查，对比两者数据以辅助判断斑块稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术针对现有技术不足之处，开发一种数值模拟与医学检查相结合的术前无创判断斑块稳定性的方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案步骤：
3、步骤1，收集患者头颈部临床数据；
4、步骤2，利用步骤1收集的数据重构患者三维颈动脉病变狭窄模型；
5、步骤3，收集患者血流变病理数据；
6、步骤4，利用步骤3收集的数据构建患者多组分多相流流动模型；
7、步骤5，收集cea手术后经伦理审查后能够用于科研学术活动的稳定性斑块、不稳定性斑块、血管壁数据；
8、步骤6，利用步骤5收集的数据构建两类双向流固耦合模型；
9、步骤7，利用步骤2重构的患者三维颈动脉病变狭窄模型绘制网格，利用步骤4构建的患者多组分多相流流动模型确定流动边界条件，利用步骤6构建的两类双向流固耦合模型确定固体力学边界条件，进行数值模拟，检测数据集中特征区域血流动力学参数；
10、步骤8，针对性术前检查辅助判断斑块稳定性；
11、步骤9，手术规划及术后评估。
12、进一步地，所述步骤1中，所述患者头颈部临床数据包括患者头颈部cta、dsa血管造影、手术记录，患者头颈部cta、dsa血管造影需要在医学影像软件中进行预处理，结合超声报告确定比例尺及颈总动脉、颈内动脉、颈外动脉、斑块区域特征尺寸。
13、进一步地，所述步骤2包括：将标好颈总动脉、颈内动脉、颈外动脉、斑块区域特征尺寸的头颈部图像以jpg或png格式导入solidworks，选取研究区域，利用旋转、扫描、放样操作重构患者三维颈动脉病变狭窄模型。
14、作为优选地，所述三维颈动脉病变狭窄模型包括血管壁、不均匀斑块、血流管道三部分。
15、进一步地，所述步骤3中，所述患者血流变病理数据包括能够反映血液浓稠性、粘滞性、聚集性、凝固性的检查数据，包括血液流速、血液粘度、血脂含量、红细胞电泳时间。
16、进一步地，所述步骤4中，所述患者多组分多相流流动模型中血液包括由血浆、hdl、ldl组成的液相与红细胞组成的固相，同时将血液流动看做周期性非牛顿流体流动。
17、进一步地，所述步骤5中，所述稳定性斑块、不稳定性斑块、血管壁数据包括稳定性斑块、不稳定性斑块、血管壁的形态数据、力学性能测试数据。
18、进一步地，所述步骤6中，所述双向流固耦合模型包括血液-不稳定性斑块-血管壁、血液-稳定性斑块-血管壁两类；稳定性斑块、不稳定性斑块、血管壁在颈动脉血液流动中产生的形变位移与应变都较小，采用线弹性材料模型即可，该模型中lamé的第一个参数λ与第二个参数μ满足如下关系，剪切模量μ由力学性能测试得出
19、λ＝20*μ-2μ*/3
20、更进一步地，所述力学性能测试为通过固体材料弹性性能测试仪测量斑块的剪切模量μ。优选的方式如下：
21、(a)为方便测试，选取样品长度不小于40mm，将稳定性斑块、不稳定性斑块、血管壁纵向切割为矩形样品，利用游标卡尺测量样品两端及中心的宽度及厚度，求取平均值，厚度记为t(mm)、宽度记为b(mm)，测量样品长度记为l(mm)，要求样品长宽比不小于20，宽厚比控制在5左右；
22、(b)利用天平称量样品质量记为m(g)；
23、(c)用两条十字交叉的尼龙线支承样品，确保支撑点为振动的拐点，将脉冲激励器与信号接收器放置在样品的对角位置。调试激励的力值应确保样品可扭转自由振动，将传感器放置在样品的正上方以获得预期的扭曲振动频率f(hz)。
24、(d)调试完毕后进行测量，获取样品的阻尼自由振动曲线进而计算出剪切模量μ。
25、相关计算公式如下，其中b为形状参数，a为经验修正参数。
26、
27、进一步地，所述步骤7包括如下实施步骤：
28、步骤7.1：软件及方法选取。利用comsol multiphysics 6.2进行多物理场耦合，选用流体流动与固体力学两个模块进行多组分多相流双向流固耦合数值模拟。流体流动模块下，流动模型构建中，考虑到颈动脉血液流动re＜2000，因此选择层流流动；非牛顿流体模型选择过程中，考虑到eular-eular模型适用于两相流体中颗粒直径小的情况，将血液中大分子物质颗粒相视为拟流体，并与液相互相渗透，因此选用eular-eular法；非牛顿流体模型构建过程中，将步骤4中的红细胞、hdl、ldl密度、粒径、粘度数据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种术前无创判断斑块稳定性的方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种术前无创判断斑块稳定性的方法，其特征在于，所述步骤1中，所述患者头颈部临床数据包括患者头颈部CTA、DSA血管造影、手术记录，患者头颈部CTA、DSA血管造影需要在医学影像软件中进行预处理，结合超声报告确定比例尺及颈总动脉、颈内动脉、颈外动脉、斑块区域特征尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种术前无创判断斑块稳定性的方法，其特征在于，所述步骤2包括：将标好颈总动脉、颈内动脉、颈外动脉、斑块区域特征尺寸的头颈部图像以JPG或PNG格式导入SOLIDWORKS，选取研究区域，利用旋转、扫描、放样操作重构患者三维颈动脉病变狭窄模型；所述三维颈动脉病变狭窄模型包括血管壁、不均匀斑块、血流管道三部分。
4.根据权利要求1所述的一种术前无创判断斑块稳定性的方法，其特征在于，所述步骤3中，所述患者血流变病理数据包括能够反映血液浓稠性、粘滞性、聚集性、凝固性的检查数据，包括血液流速、血液粘度、血脂含量、红细胞电泳时间。
5.根据权利要求1所述的一种术前无创判断斑
6.根据权利要求1所述的一种术前无创判断斑块稳定性的方法，其特征在于，所述步骤5中，所述稳定性斑块、不稳定性斑块、血管壁数据包括稳定性斑块、不稳定性斑块、血管壁的形态数据、力学性能测试数据。
7.根据权利要求1所述的一种术前无创判断斑块稳定性的方法，其特征在于，所述步骤6中，所述双向流固耦合模型包括血液-不稳定性斑块-血管壁、血液-稳定性斑块-血管壁两类；稳定性斑块、不稳定性斑块、血管壁在颈动脉血液流动中产生的形变位移与应变都较小，采用线弹性材料模型即可，该模型中Lamé的第一个参数λ与第二个参数μ满足如下关系，剪切模量μ由力学性能测试得出
8.根据权利要求1所述的一种术前无创判断斑块稳定性的方法，其特征在于，所述步骤7包括如下实施步骤：
9.根据权利要求1所述的一种术前无创判断斑块稳定性的方法，其特征在于，所述步骤8包括如下步骤：
10.根据权利要求1所述的一种术前无创判断斑块稳定性的方法，其特征在于，所述步骤9包括：对于多部位狭窄的患者需单独对各个部位斑块进行特征区域血流动力学参数检测及对比，以确定最佳手术方案；术后征得患者同意后对CEA手术切除斑块进行力学性能测试，修正线弹性材料模型的参数设置，进行生物组织分析以确定斑块类型，验证该方法辅助诊断的准确率。
...【技术特征摘要】
1.一种术前无创判断斑块稳定性的方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种术前无创判断斑块稳定性的方法，其特征在于，所述步骤1中，所述患者头颈部临床数据包括患者头颈部cta、dsa血管造影、手术记录，患者头颈部cta、dsa血管造影需要在医学影像软件中进行预处理，结合超声报告确定比例尺及颈总动脉、颈内动脉、颈外动脉、斑块区域特征尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种术前无创判断斑块稳定性的方法，其特征在于，所述步骤2包括：将标好颈总动脉、颈内动脉、颈外动脉、斑块区域特征尺寸的头颈部图像以jpg或png格式导入solidworks，选取研究区域，利用旋转、扫描、放样操作重构患者三维颈动脉病变狭窄模型；所述三维颈动脉病变狭窄模型包括血管壁、不均匀斑块、血流管道三部分。
4.根据权利要求1所述的一种术前无创判断斑块稳定性的方法，其特征在于，所述步骤3中，所述患者血流变病理数据包括能够反映血液浓稠性、粘滞性、聚集性、凝固性的检查数据，包括血液流速、血液粘度、血脂含量、红细胞电泳时间。
5.根据权利要求1所述的一种术前无创判断斑块稳定性的方法，其特征在于，所述步骤4中，所述患者多组分多相流流动模型中血液包括由血浆、hdl、ldl组成的液相与红细胞组成的固相，同时将血液流动看做周期性非...
【专利技术属性】
技术研发人员：牟兴森，郭晨龙，王先伟，陈东，李梅，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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