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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于血流動(dòng)力學(xué)的臨床輔助診療技術(shù)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡介：
- 本項(xiàng)目利用數(shù)字化三維重建技術(shù)，通過對(duì)臨床患者胸腔原始CT或MRI掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行個(gè)性化三維圖像重建，實(shí)現(xiàn)人體胸主動(dòng)脈夾層動(dòng)脈瘤診斷的數(shù)字化三維可視。進(jìn)一步地，運(yùn)用血流動(dòng)力學(xué)的基本原理和數(shù)學(xué)有限元模型，進(jìn)行三維血流動(dòng)力學(xué)的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，獲取了在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)，胸主動(dòng)脈內(nèi)的血液流場(chǎng)、壁面壓力和截面速度分布等數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上分析研究血流壓強(qiáng)、速度與心血管疾病形成之間的聯(lián)系。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目采用結(jié)合數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)的跨學(xué)科交叉研究方式。首先通過對(duì)臨床采集到的患者胸腔原始CT或MRI掃描數(shù)據(jù)利用圖像處理軟件進(jìn)行個(gè)性化三維圖像重建，分離并重構(gòu)了胸主動(dòng)脈內(nèi)腔真實(shí)的三維模型，得到患者病變胸主動(dòng)脈的三維立體圖像。通過3D模型的建立，可以方便地從任意視角觀察胸主動(dòng)脈病變情況，由此可更加全面、清晰地了解病變的整體及細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)人體胸主動(dòng)脈夾層動(dòng)脈瘤診斷的數(shù)字化三維可視。 進(jìn)一步地，運(yùn)用血流動(dòng)力學(xué)的基本原理和數(shù)學(xué)有限元模型，進(jìn)行三維血流動(dòng)力學(xué)的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，獲取了在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)，胸主動(dòng)脈內(nèi)的血液流場(chǎng)、壁面壓力和截面速度分布等數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上分析研究血流壓強(qiáng)、速度與心血管疾病形成之間的聯(lián)系。 本項(xiàng)目希望通過基于血流動(dòng)力學(xué)的輔助診療技術(shù)模擬人體心血管系統(tǒng)的真實(shí)血流情況，利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬獲得的數(shù)據(jù)，在為臨床診斷提供有效定量分析依據(jù)的同時(shí)，根據(jù)患者的病情狀況，在一定程度上，揭示并初步預(yù)測(cè)心血管疾病發(fā)生和發(fā)展的過程，使醫(yī)生在對(duì)患有血管疾病的患者進(jìn)行臨床診斷及治療時(shí)獲得病人患病位置處血流的實(shí)時(shí)三維影像及血流速度與壓力等數(shù)值，進(jìn)而輔助醫(yī)生使其對(duì)患者的病情予以的準(zhǔn)確診斷和正確治療，從而提高現(xiàn)有的臨床診治的水平。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 心血管中的血流動(dòng)力學(xué)的數(shù)值模擬和研究對(duì)于了解、預(yù)防和治療心血管疾病，有重要理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。該作品主要通過從臨床采集病例通過醫(yī)學(xué)軟件將數(shù)據(jù)生成三維模型，并將三維模型導(dǎo)入到有限元分析軟件中進(jìn)行各項(xiàng)流體力學(xué)的數(shù)值分析，從而得出對(duì)病例的患病幾率及患病易發(fā)部位的預(yù)測(cè)，對(duì)于已患病的病例，該項(xiàng)目的研究結(jié)果可運(yùn)用于臨床，輔助醫(yī)生使其對(duì)患者的病情予以的準(zhǔn)確診斷和正確治療。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 該作品通過計(jì)算機(jī)合成及模擬技術(shù)模擬人體心血管系統(tǒng)的真實(shí)血流情況，并將其應(yīng)用于臨床輔助診斷與治療患病者體現(xiàn)了良好的科學(xué)性和先進(jìn)性，并且通過對(duì)個(gè)體樣本的心血管模型實(shí)時(shí)合成與分析技術(shù)體現(xiàn)了個(gè)性化診療以及實(shí)時(shí)診療的獨(dú)特之處。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 通過基于血流動(dòng)力學(xué)的輔助診療技術(shù)模擬人體心血管系統(tǒng)的真實(shí)血流情況，利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬獲得的數(shù)據(jù)，在為臨床診斷提供有效定量分析依據(jù)的同時(shí)，根據(jù)患者的病情狀況，在一定程度上，揭示并初步預(yù)測(cè)心血管疾病發(fā)生和發(fā)展的過程，使醫(yī)生在對(duì)患有血管疾病的患者進(jìn)行臨床診斷及治療時(shí)獲得病人患病位置處血流的實(shí)時(shí)三維影像及血流與壓力等數(shù)值，進(jìn)而輔助醫(yī)生使其對(duì)患者的病情予以的準(zhǔn)確診斷和正確治療，從而提高現(xiàn)有的臨床診治的水平。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 心血管疾病對(duì)人體健康有巨大威脅，近年來因心血管疾病導(dǎo)致死亡的病例呈不斷上升趨勢(shì)。數(shù)據(jù)顯示，目前，每15秒就有一位中國人被心腦血管疾病奪去生命。 目前心血管疾病主要的臨床診療手段是通過CT、MRI數(shù)據(jù)直接進(jìn)行圖像重建，但只局限于三維圖像，不能分析患者患病部位的血流特征。而我們基于血流動(dòng)力學(xué)的研究恰恰能彌補(bǔ)這一空白。 首先，通過臨床上采集到人胸CT掃描數(shù)據(jù)運(yùn)用專業(yè)圖像處理軟件分離并重建人體胸主動(dòng)脈弓的三維仿真模型。其次，運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)的基本原理和血流動(dòng)力學(xué)的相關(guān)知識(shí)對(duì)人體胸主動(dòng)脈中的脈沖血流進(jìn)行三維數(shù)值模擬和研究，計(jì)算出人體胸主動(dòng)脈內(nèi)血液流動(dòng)在心動(dòng)周期內(nèi)不同時(shí)刻的血液流場(chǎng)、壁面壓力、速度分布。最后通過驗(yàn)證血流速度和壓力變化劇烈區(qū)域與臨床主動(dòng)脈夾層易發(fā)區(qū)域相吻合，說明血流速度和壓力對(duì)胸主動(dòng)脈夾層病例的發(fā)生和發(fā)展有影響。 通過以上基于血流動(dòng)力學(xué)的有限元分析驗(yàn)證胸主動(dòng)脈夾層病例易發(fā)區(qū)域的研究，將這一研究方法運(yùn)用于臨床，可使得醫(yī)生在對(duì)患有血管疾病的患者進(jìn)行臨床診斷及治療時(shí)獲得病人患病位置處血流的實(shí)時(shí)三維影像及血流與壓力等數(shù)值，進(jìn)而輔助醫(yī)生使其對(duì)患者的病情予以的準(zhǔn)確診斷和正確治療。
獲獎(jiǎng)情況
- 1.論文《胸主動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)的有限元模擬》被第二屆全國大學(xué)生創(chuàng)新論壇錄用，并作大會(huì)交流發(fā)言。 2.《Three-dimensional Reconstruction and Numerical Simulation of Blood Flow in Human Thoracic Aortic》被iCBBE錄用，并被EI檢索 3.《人胸主動(dòng)脈血液流動(dòng)的三維數(shù)值模擬》[J].第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào).2010年31卷5期 4.《胸主動(dòng)脈血管中脈動(dòng)血流的數(shù)值模擬》[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版) 2010年31卷4期 5.《脈沖血流對(duì)胸主動(dòng)脈夾層形成的影響》[J].生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志,2010年27卷3期
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- 無
同類課題研究水平概述
- 我們目前的研究可以實(shí)現(xiàn)人體主動(dòng)脈疾病個(gè)體化、實(shí)時(shí)化、數(shù)字化的三維可視化診斷。本項(xiàng)目采用三維重建軟件，與目前臨床上采用的CT設(shè)備的三維重建技術(shù)（該技術(shù)須在專業(yè)的工作站上運(yùn)行，然后由影像工作者選取不同角度的二維圖像提供給臨床醫(yī)生）相比，具有對(duì)計(jì)算機(jī)硬件要求低、能直接輸出三維視圖等優(yōu)勢(shì)，從而可以為醫(yī)生、病人及病人家屬更直觀的反映真實(shí)病變情況，有助于病人及其家屬加深病情的了解和醫(yī)生做出更準(zhǔn)確的診斷。 基于本項(xiàng)目的數(shù)值模擬研究，與臨床研究情況加以比對(duì)，我們可以分析研究血流壓強(qiáng)、速度與主動(dòng)脈夾層、胸主動(dòng)脈瘤等心血管疾病形成之間的聯(lián)系，初步為臨床上個(gè)性化預(yù)測(cè)人體主動(dòng)脈夾層瘤的發(fā)生和發(fā)展過程提供理論依據(jù)。
