JPWO2016056642A1 - 血流シミュレーションのための血流解析機器、その方法及びコンピュータソフトウエアプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
数値流体力学(computational fluid dynamics,CFD)とは、流体の流れをコンピュータによる演算解析により取得する技術である。この例では、図1に示すように、入力として、流路形状1、流体物性2、境界条件3、計算条件4を用いる。これらの入力に基づき数値流体解析演算(CFD)がされて出力されるのは、血流の空間における圧力場・流速場5である。この例では、数値流体解析演算(CFD)は時間発展型として実行され、時空間での圧力場・流速場5が算出される。
計算格子は図2(c)の工程で生成されるが、その前に、(b)において流路形状1が医用画像(a)をベースに構築される。ここで、計算格子生成は、サーフェスメッシュとして提供される流路形状(b)の内部を微小要素からボリュームメッシュとして構築される。計算格子は、1)大小、2)形状、3)密度、4)分布、5)配向などに配慮して決定する。
次に方程式離散化7と連立方程式解法8の概要について数1を参照して説明する。
(本願発明の実施形態)
図4は、この実施形態に係る血流解析装置を示す概略構成図である。
次に、この実施形態に係る血流解析専用ソフトウェアの入力インターフェースを図5を参照して説明する。
Claims (30)
- 計算対象領域の血流の数値流体解析を実行して、その解析結果を表示するための血流解析方法であって、
コンピュータが、医用画像から抽出した血管の形状データを取得する工程と、
コンピュータが、前記血管形状データから計算対象領域をユーザに指定させる工程と、
コンピュータが、前記指定された計算対象領域に応じて、その領域の血流解析用にValidationされた計算条件が格納されたテンプレートを取り出す工程と、
コンピュータが、前記血管形状データに前記計算条件を適用することにより、前記計算対象領域における血流の数値流体解析を実行し、その解析結果を出力する工程と、
を有することを特徴とする血流解析方法。 - 請求項1記載の血流解析方法において、
前記計算条件テンプレートは、各計算対象領域ごとに用意されたものであり、脳動脈、頸動脈、冠動脈、大動脈用の各テンプレートを含む
ことを特徴とする血流解析方法。 - 請求項1記載の血流解析方法において、
前記計算条件テンプレートは、事前に開発者側が実験との比較により妥当性を確認しValidationした条件であり、ユーザが変更できないプリセット値を有する
ことを特徴とする血流解析方法。 - 請求項1記載の血流解析方法において、
前記計算条件テンプレートは、前記指定された計算対象領域に応じて異なる前提条件をさらに含む
ことを特徴とする血流解析方法。 - 請求項4記載の血流解析方法において、
前記前提条件とは、非ニュートン流体特性及び血管壁可動性の考慮の有無を計算対象領域ごとに事前に決めたものである
ことを特徴とする血流解析方法。 - 請求項5記載の血流解析方法において、
前記前提条件の血管壁可動性は、4次元CTAデータなどの形状時間変化を入力し、移動境界法により血流シミュレーションを実行する
ことを特徴とする血流解析方法。 - 請求項1記載の血流解析方法は、
コンピュータが、ユーザに計算時間が異なる計算精度レベルを指定させる計算精度指定工程をさらに有する
ことを特徴とする血流解析方法。 - 請求項7記載の血流解析方法において、
前記計算条件テンプレートに含まれる計算条件は、各計算精度レベルに応じた複数のプリセット値であり、前記計算精度指定工程でユーザが複数のプリセット値のうち1つを指定するように構成されている
ことを特徴とする血流解析方法。 - 請求項8記載の血流解析方法において、
前記の計算条件テンプレートに含まれる計算条件の一つは、定常流解析であり、流れ場を短時間で解析することを目的とし、精度より時間を重視した解析手法に基づくプリセット値を提供する
ことを特徴とする血流解析方法。 - 請求項8記載の血流解析方法において、
前記の計算条件テンプレートに含まれる計算条件の一つは、非定常流解析であり、時間と精度のコントロールにおいて複数のプリセット値を提供する
ことを特徴とする血流解析方法。 - 計算対象領域の血流の数値流体解析を実行して、その解析結果を表示する血流解析機器であって、
コンピュータが、医用画像から抽出した血管の形状データを取得する計算対象表示部と、
コンピュータが、前記血管形状データから計算対象領域をユーザに指定させる計算対象領域指定部と、
コンピュータが、前記指定された計算対象領域に応じて、その領域の血流解析用にValidationされた計算条件が格納されたテンプレートを取り出し、前記血管形状データに前記計算条件を適用することにより、前記計算対象領域における血流の数値流体解析を実行する血流解析部と、
コンピュータが、その解析結果を出力する血流解析結果出力部と、
を有することを特徴とする血流解析機器。 - 請求項11記載の血流解析機器において、
前記計算条件テンプレートは、各計算対象領域ごとに用意されたものであり、脳動脈、頸動脈、冠動脈、大動脈用の各テンプレートを含む
ことを特徴とする血流解析機器。 - 請求項11記載の血流解析機器において、
前記計算条件テンプレートは、事前に開発者側が実験との比較により妥当性を確認しValidationした条件であり、ユーザが変更できないプリセット値を有する
ことを特徴とする血流解析機器。 - 請求項11記載の血流解析機器において、
前記計算条件テンプレートは、前記指定された計算対象領域に応じて異なる前提条件をさらに含む
ことを特徴とする血流解析機器。 - 請求項14記載の血流解析機器において、
前記前提条件とは、非ニュートン流体特性及び血管壁可動性の考慮の有無を計算対象領域ごとに事前に決めたものである
ことを特徴とする血流解析機器。 - 請求項15記載の血流解析機器において、
前記前提条件の血管壁可動性は、4次元CTAデータなどの形状時間変化を入力し、移動境界法により血流シミュレーションを実行する
ことを特徴とする血流解析機器。 - 請求項11記載の血流解析機器は、
コンピュータが、ユーザに計算時間が異なる計算精度レベルを指定させる計算精度指定部をさらに有する
ことを特徴とする血流解析機器。 - 請求項17記載の血流解析機器において、
前記計算条件テンプレートに含まれる計算条件は、各計算精度レベルに応じた複数のプリセット値であり、前記計算精度指定部でユーザが複数のプリセット値のうち1つを指定するように構成されている
ことを特徴とする血流解析機器。 - 請求項18記載の血流解析機器において、
前記の計算条件テンプレートに含まれる計算条件の一つは、定常流解析であり、流れ場を短時間で解析することを目的とし、精度より時間を重視した解析手法に基づくプリセット値を提供する
ことを特徴とする血流解析機器。 - 請求項18記載の血流解析機器において、
前記の計算条件テンプレートに含まれる計算条件の一つは、非定常流解析であり、時間と精度のコントロールにおいて複数のプリセット値を提供する
ことを特徴とする血流解析機器。 - 計算対象領域の血流の数値流体解析を実行して、その解析結果を表示するためのコンピュータソフトウエアプログラムであって、以下の工程:
医用画像から抽出した血管の形状データを取得する工程と、
前記血管形状データから計算対象領域をユーザに指定させる工程と、
コンピュータが、前記指定された計算対象領域に応じて、その領域の血流解析用にValidationされた計算条件が格納されたテンプレートを取り出す工程と、
前記血管形状データに前記計算条件を適用することにより、前記計算対象領域における血流の数値流体解析を実行し、その解析結果を出力する工程と、
を実行する命令を有することを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。 - 請求項21記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記計算条件テンプレートは、各計算対象領域ごとに用意されたものであり、脳動脈、頸動脈、冠動脈、大動脈用の各テンプレートを含む
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。 - 請求項21記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記計算条件テンプレートは、事前に開発者側が実験との比較により妥当性を確認しValidationした条件であり、ユーザが変更できないプリセット値を有する
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。 - 請求項21記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記計算条件テンプレートは、前記指定された計算対象領域に応じて異なる前提条件をさらに含む
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。 - 請求項24記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記前提条件とは、非ニュートン流体特性及び血管壁可動性の考慮の有無を計算対象領域ごとに事前に決めたものである
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。 - 請求項25記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記前提条件の血管壁可動性は、4次元CTAデータなどの形状時間変化を入力し、移動境界法により血流シミュレーションを実行する
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。 - 請求項21記載のコンピュータソフトウエアプログラムは、
ユーザが計算時間が異なる計算精度レベルを指定する計算精度指定工程を実行する命令をさらに有する
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。 - 請求項27記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記計算条件テンプレートに含まれる計算条件は、各計算精度レベルに応じた複数のプリセット値であり、前記計算精度指定工程でユーザが複数のプリセット値のうち1つを指定するように構成されている
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。 - 請求項28記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記の計算条件テンプレートに含まれる計算条件の一つは、定常流解析であり、流れ場を短時間で解析することを目的とし、精度より時間を重視した解析手法に基づくプリセット値を提供する
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。 - 請求項28記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記の計算条件テンプレートに含まれる計算条件の一つは、非定常流解析であり、時間と精度のコントロールにおいて複数のプリセット値を提供する
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。
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