用于患者特异性血流建模的方法和系统技术方案

实施方案包括一种用于确定患者心血管信息的系统。所述系统可包括至少一个计算机系统，所述至少一个计算机系统被配置成接收关于所述患者的心脏几何形状的患者特异性数据，并且依据所述患者特异性数据来创建呈现所述患者心脏的至少一部分的三维模型。所述至少一个计算机系统还可被配置成创建有关所述患者心脏的血流特征的基于物理学的模型，并且依据所述三维模型和所述基于物理学的模型来确定所述患者心脏内的血流储备分数。

Method and system for patient specific blood flow modeling

Embodiments include a system for determining cardiovascular information of a patient. The system may include at least one computer system, wherein the at least one computer system is configured to receive patient specific data on the patient's heart geometry, and according to the patient specific data to create a presentation of the patient's heart at least a portion of the 3D model. The physics model based on the at least one computer system can also be configured to create flow characteristics related to the patient's heart, and on the basis of the 3D model and the physics based model to determine whether the patient in the heart of fractional flow reserve.

【技术实现步骤摘要】
用于患者特异性血流建模的方法和系统分案说明本申请是申请日为2011年7月29日、国家申请号为201180048878.7、专利技术名称为“用于患者特异性血流建模的方法和系统”的专利技术专利申请的分案申请。优先权本申请要求2010年8月12日提交的美国临时申请号61/401,462、2010年8月20日提交的美国临时申请号61/401,915、2010年8月26日提交的美国临时申请号61/402,308、2010年8月27日提交的美国临时申请号61/402,345，以及2010年10月1日提交的美国临时申请号61/404,429的优先权益，所述美国临时申请以引用的方式整体并入本文中。
实施方案包括用于流体流量建模的方法和系统，以及更具体来说用于患者特异性血流建模的方法和系统。
技术介绍
冠状动脉病可在向心脏提供血液的血管中产生冠状动脉病变，如狭窄(血管异常变窄)。因此，流向心脏的血流可能受到限制。罹患冠状动脉病的患者可在身体用力期间经历胸痛(称为慢性稳定绞痛)或当患者在休息时经历不稳定绞痛。较严重的疾病表现可引起心肌梗塞或心脏病发作。需要提供与冠状动脉病变有关的较精确数据，例如尺寸、形状、位置、功能意义(例如病变是否影响血流)等。可对罹患胸痛和/或显示冠状动脉病症状的患者进行一种或多种测试，所述测试可提供一些有关冠状动脉病变的间接证据。举例来说，非侵入性测试可包括心电图、由血液测试进行生物标记评价、平板测试(treadmilltest)、心回波描记术(echocardiography)、单正电子发射计算机断层摄影术(SPECT)，和正电子发射断层摄影术(PET)。然而，这些非侵入性测试通常不提供冠状动脉病变的直接评估或评估血液流动速率。非侵入性测试可通过寻找以下的变化来提供冠状动脉病变的间接证据：心脏电活动(例如使用心电描记术(ECG))、心肌运动(例如使用应力心回波描记术)、心肌灌注(例如使用PET或SPECT)，或代谢变化(例如使用生物标记)。举例来说，解剖学数据可使用冠状动脉计算断层摄影血管造影术(CCTA)以非侵入方式获得。CCTA可用于对患有胸痛的患者进行成像，并且涉及使用计算机断层摄影术(CT)技术以在静脉内输注对比剂之后对心脏和冠状动脉进行成像。然而，CCTA也不能提供关于冠状动脉病变的功能意义(例如病变是否影响血流)的直接信息。另外，因为CCTA纯粹是一种诊断性测试，所以它不能用以预测以下的变化：在其它生理学状态(例如运动)下的冠状动脉血流、压力或心肌灌注，它也不能用以预测介入的结果。因此，患者还可需要侵入性测试，如诊断性心导管插入术以使冠状动脉病变可视化。诊断性心导管插入术可包括进行常规冠状动脉血管造影术(CCA)以收集关于冠状动脉病变的解剖学数据，所述解剖学数据是由医生用动脉的尺寸和形状图像来提供。然而，CCA不提供用于评估冠状动脉病变的功能意义的数据。举例来说，医生在没有确定病变是否具有功能意义的情况下不能诊断冠状动脉病变是否有害。因此，CCA已引起已称为“眼狭窄反射(oculostenoticreflex)”的现象，即一些介入的心脏病专家对用CCA发现的每一病变而言不论病变是否具有功能意义都插入血管内支架。因此，CCA可引起对患者不必要的操作，所述不必要的操作可对患者造成增加的风险并且可对患者引起不必要的健康护理成本。在诊断性心导管插入术期间，冠状动脉病变的功能意义可通过测量所观察的病变的血流储备分数(fractionalflowreserve；FFR)以侵入方式评估。FFR定义为在冠状动脉血流量增大(例如由静脉内施用腺苷诱导)的条件下，病变下游的平均血压除以病变上游的平均血压(例如主动脉压)的比率。血压可通过将压力线插入患者体内来测量。因此，可在诊断性心导管插入术的初始成本和风险已产生之后依据所确定的FFR作出治疗病变的决定。因此，需要一种用于以非侵入方式评估冠状动脉解剖结构、心肌灌注和冠状动脉流的方法。所述方法和系统可能有利于诊断疑患有冠状动脉疾病的患者并且为所述患者订治疗计划的心脏病专家。另外，需要一种在不能直接测量的条件(例如运动)下预测冠状动脉流量和心肌灌注，并且预测对冠状动脉血流和心肌灌注的医药治疗、介入治疗和手术治疗的结果的方法。应了解，前述一般描述和以下详细描述都仅具有示例性和说明性并且不限制公开内容。
技术实现思路
根据一个实施方案，用于确定患者心血管信息的系统包括至少一个计算机系统，所述计算机系统被配置成接收关于患者心脏几何形状的患者特异性数据并且依据患者特异性数据创建呈现患者心脏的至少一部分的三维模型。至少一个计算机系统进一步被配置成创建有关患者心脏血流特征的基于物理学的模型，并且依据三维模型和基于物理学的模型来确定患者心脏内的血流储备分数。根据另一实施方案，使用至少一个计算机系统的用于确定患者心血管信息的方法包括将关于患者心脏的几何形状的患者特异性数据输入至少一个计算机系统中，以及使用至少一个计算机系统依据患者特异性数据来创建呈现患者心脏的至少一部分的三维模型。方法还包括使用至少一个计算机系统创建有关患者心脏血流特征的基于物理学的模型，以及使用至少一个计算机系统依据三维模型和基于物理学的模型来确定患者心脏内的血流储备分数。根据另一实施方案，提供一种用于至少一个计算机系统的非临时性计算机可读介质，其含有用于进行一种用于确定患者特异性心血管信息的方法的计算机可执行编程指令。方法包括接收关于患者心脏几何形状的患者特异性数据，以及依据患者特异性数据创建呈现患者心脏的至少一部分的三维模型。方法还包括创建有关患者心脏中血流特征的基于物理学的模型，以及依据三维模型和基于物理学的模型来确定患者心脏内血流储备分数。根据另一实施方案，用于为患者订治疗计划的系统包括至少一个计算机系统，所述计算机系统被配置成接收关于患者解剖结构的几何形状的患者特异性数据，并且依据患者特异性数据创建呈现患者解剖结构的至少一部分的三维模型。至少一个计算机系统进一步被配置成依据有关患者解剖结构的三维模型和基于物理学的模型来确定关于患者解剖结构内血流特征的第一信息、修改三维模型，以及依据经过修改的三维模型来确定关于患者解剖结构内血流特征的第二信息。根据另一实施方案，提供一种用于计算机系统的非临时性计算机可读介质，其含有用于进行一种为患者订治疗计划方法的计算机可执行编程指令。方法包括接收关于患者解剖结构的几何形状的患者特异性数据，以及依据患者特异性数据创建呈现患者解剖结构的至少一部分的三维模型。方法还包括依据有关患者解剖结构的三维模型和基于物理学的模型来确定关于患者解剖结构内血流特征的第一信息，以及依据所需的患者解剖结构几何形状变化来确定关于患者解剖结构内血流特征的第二信息。根据另一实施方案，使用计算机系统的用于为患者订治疗计划的方法包括将关于患者解剖结构的几何形状的患者特异性数据输入至少一个计算机系统中，以及使用至少一个计算机系统、依据患者特异性数据来创建呈现患者解剖结构的至少一部分的三维模型。方法还包括使用至少一个计算机系统、依据有关患者解剖结构的三维模型和基于物理学的模型来确定关于患者解剖结构内血流特征的第一信息。方法还包括使用至少一个计算机系统来修改三维模型，以及使用至少一个计算机系统、依据经过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于为患者订治疗计划的方法，所述方法包括：使用至少一个计算机系统显示所述患者的至少一个冠状动脉的至少一部分的三维模型；使用所述至少一个计算机系统显示所述至少一个冠状动脉的第一血流储备分数，其中所述第一血流储备分数通过所述至少一个计算机系统来计算；基于关于位于所述三维模型上的支架的图像的信息，使用所述至少一个计算机系统来修改所述三维模型；以及使用所述至少一个计算机系统显示所述至少一个冠状动脉的第二血流储备分数，其中所述第二血流储备分数通过所述至少一个计算机系统基于所述修改的三维模型来计算。

【技术特征摘要】
2010.08.12 US 61/401,462;2010.08.20 US 61/401,915;1.一种用于为患者订治疗计划的方法，所述方法包括：使用至少一个计算机系统显示所述患者的至少一个冠状动脉的至少一部分的三维模型；使用所述至少一个计算机系统显示所述至少一个冠状动脉的第一血流储备分数，其中所述第一血流储备分数通过所述至少一个计算机系统来计算；基于关于位于所述三维模型上的支架的图像的信息，使用所述至少一个计算机系统来修改所述三维模型；以及使用所述至少一个计算机系统显示所述至少一个冠状动脉的第二血流储备分数，其中所述第二血流储备分数通过所述至少一个计算机系统基于所述修改的三维模型来计算。2.如权利要求1所述的方法，其中所述三维模型代表主动脉的至少一部分和源于所述主动脉的所述部分的多个冠状动脉的每个的至少一部分。3.如权利要求1所述的方法，其中：所述三维模型代表多个冠状动脉的至少一部分；显示所述第一血流储备分数包括使用所述至少一个计算机系统显示多于一个所述冠状动脉内的第一血流储备分数；并且显示所述第二血流储备分数包括使用所述至少一个计算机系统显示多于一个所述冠状动脉内的第二血流储备分数。4.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：分别在所述修改步骤之前和之后，显示关于所述至少一个冠状动脉的至少所述部分内的血流特征的第一信息和第二信息；其中所述第一信息和所述第二信息包括血压、血液速度或血液流动速率的至少一个。5.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：使用所述至少一个计算机系统鉴别所述至少一个冠状动脉的堵塞；并且其中修改所述三维模型包括改变所述模型上的所述至少一个冠状动脉以反映所述支架插入所述至少一个冠状动脉中所述鉴别的堵塞的位置。6.如权利要求5所述的方法，其中鉴别所述堵塞包括使用所述至少一个计算机系统接收来自用户鉴别所述堵塞的位置的输入。7.如权利要求5所述的方法，其中鉴别所述堵塞包括使用所述至少一个计算机系统自动鉴别所述堵塞的位置。8.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：基于由一个或多个非侵入式成像技术提供的成像数据，使用所述至少一个计算机系统创建所述三维模型。9.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：基于所述三维模型和至少一个基于物理学的模型来确定所述第一血流储备分数；和基于所述修改的三维模型使用所述至少一个计算机系统来确定所述第二血流储备分数。10.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：使用所述至少一个计算机系统接收来自用户的输入，所述输入包括关于所述支架的信息。11.如权利要求10所述的方法，其中：所述接收的输入包括所述支架的位置或尺寸的至少一种；并且所述三维模型基于所述支架的位置或尺寸的至少一种来修改。12.如权利要求10所述的方法，所述方法进一步包括：使用所述至少一个计算机系统存储关于多个支架的信息；其中所述接收的输入包括选择所述多个支架中的一个，以及，基于关于所选择的支架的信息修改所述三维模型。13.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：使用所述至少一个计算机系统建...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯·A·泰勒，
申请(专利权)人：哈特弗罗公司，
类型：发明
国别省市：美国,US