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专利号: 2019113439289
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种针对心衰患者CT图像建模及分级系统,其特征在于,包括依次串联的CT图像采集模块、Mimics建模模块、Cfx流体力学分析模块、数据处理模块、MATLAB分类模块、结果输出模块;所述CT图像采集模块用于获取CT图像;Mimics建模模块用于将CT图像三维重建,获取基本体积数据;cfx流体力学分析模块用于对三维重建后图像进行流体力学分析,模拟心脏泵血过程中受力,对心脏进行三维动态建模;数据处理模块用于处理上述图像结果,获取提取各个心动周期内的心脏体积变化,心室、心房压力变化;MATLAB分类模块用于根据支持向量机利用上述多参数进行心衰分级;结果输出模块用于将分类结果及建议输出给医生。

2.根据权利要求1所述的一种针对心衰患者CT图像建模及分级系统,其特征在于,Mimics建模模块在Mimics软件中实现;Cfx流体力学分析模块在Cfx流体力学分析软件中实现,MATLAB分类模块在MATLAB中通过调用支持向量机的m文件实现,数据处理模块为DSP;结果输出模块为电脑终端。

3.根据权利要求1所述的一种针对心衰患者CT图像建模及分级系统,其特征在于,mimics建模模块对CT图像进行三维重建,将图像导入软件,调整定位,在横断面,冠状位,矢状位三维视图调整图像;通过阈值分割,区域生长提取心脏,进行三维重建。

4.根据权利要求1所述的一种针对心衰患者CT图像建模及分级系统,其特征在于,cfx流体力学分析模块将获取三维图像进行力学分析,模型导入icem cfd中进行网格划分,修复模型,设定入口(in),出口(out),其他面设为体(body),定义网格参数,选取六面体网格,定义各part网格尺寸,生成网格;设定流体域,自定义材料为blood,设定边界条件,进行求解控制;通过上述条件即可获取系列压力云图,速度云图,流线图,可得一个心动周期内心脏的压力速度变化,以及血流变化。

5.根据权利要求1所述的一种针对心衰患者CT图像建模及分级系统,其特征在于,数据处理模块用于对获取图像进行参数提取与分析,通过获取的心脏三维动态建模,提取一个心动周期内心脏参数,多参数判断心力衰竭;Mimics建模模块中获取心脏体积及左右心室壁厚以及容积;

根据压力云图获取各心动周期压力图,获取左心室收缩末期压plves、舒张末期压力plved,右心室收缩末期paves、右心室舒张末期压力paved,与健康人体参数进行对比;根据速度云图追踪血流方向,根据血流速度计算一个心动周期内心输出量;

计算射血分数EF,射血分数为每搏输出量占心室舒张末期容积量的百分比,心室射血分数是指心室的每搏输出量占心室舒张末容积EDV的比例,计算公式为:

EF=(EDV-ES)*100%/EDV

其中ES为心室收缩末容积,综合以上参数,结合图像判断患者心脏状况,当多个参数都与正常人体血液动力学参数存在明显区别,且射血分数较低,心输出量不足,即可认为其有心力衰竭。

6.根据权利要求1所述的一种针对心衰患者CT图像建模及分级系统,其特征在于,MATLAB分类模块用于根据支持向量机利用上述多参数进行心衰分级,利用支持向量机分类器进行心衰程度判定,心力衰竭程度可分为轻度心衰,中度心衰,重度心衰;使用径向基核函数,输入为射血分数,设定射血分数低于30%时判定心脏发生严重心衰,50%以上属于正常范围,30%-50%为不需要心脏泵辅助,只需药物控制,输出患者心衰程度,重度心衰患者需加泵辅助,将其余结果输出至医生。

7.根据权利要求6所述的一种针对心衰患者CT图像建模及分级系统,其特征在于,结果输出模块用于将分类结果及建议输出给医生,针对重度心衰患者射血分数,心输出量,构建心脏泵模型,设置进出口条件以及加入计算后泵转速,进行ansys cfx流体力学仿真,再次计算血流动力学参数,判断患者状态:若判断与健康人体参数相似,即可认为在泵辅助下心衰患者心衰程度降低,辅助有效;对于重度心衰患者,通过患者状态计算泵转速,其后通过流体力学仿真判断计算准确性,将泵转速连同加泵前后血液动力学参数一起输出至医生,若结构上出现明显问题,输出图像至医生,以方便其判断,若判断后得辅助无效,则返回对患者心脏状态的判定。