基于斑块位置修正血流特征值的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于斑块位置修正血流特征值的方法及装置。所述基于斑块位置修正血流特征值的方法包括：获取个体冠脉系统在感兴趣区域特定的几何参数并建立几何模型和斑块位置模型；基于所述几何模型建立感兴趣区域的形态差异函数f(x)；获取个体冠脉系统在感兴趣区域特定的血流参数，并结合个体在感兴趣区域的几何模型，获取感兴趣区域的血流速度V、血流压力Pa、第一压力差ΔP0和第二压力差ΔP等反应血流特征的数值。本发明专利技术提供的基于斑块位置修正血流特征，通过引入形态学的概念，并结合斑块位置信息对血流特征值的影响，可对血流特征值的计算结果进行修正，提高血流特征值计算的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于斑块位置修正血流特征值的方法及装置
本专利技术涉及一种基于斑块位置修正血流特征值的方法及装置，属于医疗

技术介绍
人体血液中的脂类及糖类物质在血管壁上的沉积将在血管壁上形成斑块，继而导致血管狭窄；特别是发生在心脏冠脉附近的血管狭窄将导致心肌供血不足，诱发冠心病、心绞痛等病症，对人类的健康造成严重威胁。据统计，我国现有冠心病患者约1100万人，介入手术治疗患者数量每年增长大于10％。冠脉造影CAG、计算机断层扫描CT等常规医用检测手段虽然可以显示心脏冠脉血管狭窄的严重程度，但是并不能准确评价冠脉的缺血情况。为提高冠脉血管功能评价的准确性，1993年Pijls提出了通过压力测定推算冠脉血管功能的新指标——血流储备分数(FractionalFlowReserve，FFR)，经过长期的基础与临床研究，FFR已成为冠脉狭窄功能性评价的金标准。血流储备分数(FFR)通常是指心肌血流储备分数，定义为病变冠脉能为心肌提供的最大血流与该冠脉完全正常时最大供血流量之比，研究表明，在冠脉最大充血状态下，血流量的比值可以用压力值来代替。即FFR值的测量可在冠脉最大充血状态下，通过压力传感器对冠脉远端狭窄处的压力和冠脉狭窄近端压力进行测定继而计算得出。事实上，现有技术虽然从不同角度、不同方法中给出了确定血流血流储备分数(FFR)的方法，但其实质均是通过感兴趣区域近端终点处的血流压力Pa和感兴趣区域近端终点处和远端终点处的血流压力的差值ΔP来计算FFR。而在血液流动的实际过程中，即血流压力的差值ΔP的实际计算过程中，病变在血管中的位置、大小和类型等因素均会对血流压力的差值ΔP的计算产生影响；同时，当个体病变存在的血管段位置不同时，也将导致血流压力的差值ΔP的计算产生影响；因此，现有技术中，通过血流压力Pa和血流压力的差值ΔP计算获得的血流特征值多会偏离实际值，致使通过血流特征值评价个体心血管功能的结果存在误差。有鉴于此，确有必要提供一种新的获取血流特征值的方法，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于斑块位置修正血流特征值方法和装置，以至少解决现有技术中存在的技术问题之一。本专利技术提供的基于斑块位置修正血流特征，通过引入形态学的概念，并结合斑块位置信息对血流特征值的影响，可对血流特征值的计算结果进行修正，提高血流特征值计算的准确性。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种基于斑块位置修正血流特征值的方法，所述基于斑块位置修正血流特征值的方法包括以下步骤：获取个体冠脉系统在感兴趣区域特定的几何参数，根据所述几何参数建立感兴趣区域的几何模型和斑块位置模型；根据所述几何模型，建立感兴趣区域在近端终点和远端终点之间各个位置处的横截面形态模型；并依据所述横截面形态模型建立感兴趣区域的形态差异函数f(x)；获取个体冠脉系统在感兴趣区域特定的血流参数，并结合个体在感兴趣区域的几何模型，获取感兴趣区域的血流模型；根据所述血流模型，结合血流动力学，获取感兴趣区域近端终点处的血流压力Pa；及相应状态下感兴趣区域近端终点处与远端终点处的第一压力差ΔP0；根据所述横截面形态模型并结合所述斑块位置模型，对所述第一压力差ΔP0进行修正，以获取感兴趣区域的第二压力差ΔP，所述第二压力差ΔP和所述第一压力差ΔP0之间满足关系式：ΔP＝ω×ΔP0；其中，ω为纠偏参数；所述血流特征值包括所述血流压力Pa、第二压力差ΔP以及基于所述血流压力Pa、第二压力差ΔP和形态差异函数f(x)计算的反应血流特征的数值。作为本专利技术的进一步改进，所述斑块位置模型用于表示感兴趣区域中斑块在冠脉系统中的区域分布，所述斑块位置模型的建立包括：根据个体冠脉系统在感兴趣区域特定的几何参数，获取斑块的位置信息；将所述斑块的位置信息与所述几何模型进行拟合，确定斑块在冠脉系统中的区域分布，斑块位置模型建立结束；其中，所述区域分布包括左前降支、左回旋支、右冠状动脉及其它血管段。作为本专利技术的进一步改进，所述纠偏参数ω为与斑块的区域分布有关的参数，当斑块位于左前降支时，所述纠偏参数ω＝1；当斑块位于左回旋支时，所述纠偏参数ω在0.65～0.85之间；当斑块位于右冠状动脉时，所述纠偏参数ω在0.75～0.9之间；其中，纠偏参数ω随着距感兴趣区域近端终点的距离增加而逐渐减小。作为本专利技术的进一步改进，所述横截面形态模型的建立包括：S1、定义感兴趣区域近端终点处的横截面为参考面，通过中心线提取方法，建立所述几何模型的中心径线；S2、以所述参考面的中心点为原点建立坐标系，沿垂直所述中心径线的方向对所述感兴趣区域进行分割，将各横截面内外边缘投影在所述坐标系中，以获取感兴趣区域在各个位置处管腔横截面的平面几何图像，横截面形态模型建立结束；优选的，所述横截面形态模型包括各横截面上斑块的有无、斑块的位置、斑块的大小、斑块形成的角度、斑块的组成及斑块组成的变化、斑块的形状及斑块形状的变化。作为本专利技术的进一步改进，所述形态差异函数f(x)用于表示感兴趣区域不同位置处的横截面形态变化随着该位置到参考点的距离x变化的函数；所述形态差异函数f(x)的获取包括：基于所述横截面形态模型，建立各横截面的形态函数；对相邻两横截面的形态函数进行拟合，并获取相邻两横截面在不同尺度下的差异变化函数；以感兴趣区域的近端终点为参考点，根据差异变化函数获取管腔形态随着到参考点的距离x的变化率，对感兴趣区域从近端终点到远端终点范围内的位置参数进行归一化处理，获取形态差异函数f(x)；其中，所述形态函数包括面积函数、直径函数和边缘位置函数。作为本专利技术的进一步改进，所述第二压力差ΔP通过感兴趣区域血管管腔在不同尺度下的形态差异函数f(x)和血流模型计算获得，所述尺度为计算形态差异函数f(x)时相邻两横截面之间的距离，所述第二压力差ΔP在不同尺度下的计算公式为：ΔP＝(c1V+c2V2+…+cmVm)*[α1*∫f1(x)dx+α2*∫f2(x)dx+…+αn*∫fn(x)dx]其中，V为血流速度，为通过所述血流模型直接/间接获得，且所述血流速度V可以为常数；c1、c2、…、cm分别代表血流速度V的参数系数；α1、α2、…、αn分别为不同尺度下血管管腔的形态差异函数f1(x)、f2(x)、…、fn(x)的加权系数；m为大于等于1的自然数；n为尺度为大于等于1的自然数。其中，所述不同尺度包括第一尺度、第二尺度、……、第n尺度；所述第一尺度形态差异函数f1(x)用于检测第一种病变特征所引起的相邻两横截面形态模型所对应的几何形态差异；所述第二尺度形态差异函数f2(x)用于检测第二种病变特征所引起的相邻两横截面形态模型所对应的几何形态差异；……所述第n尺度形态差异函数fn(x)用于检测第n种病变特征所引起的相邻两横截面形态模型所对应的几何形态差异；其中，所述n为大于等于1的自然数。作为本专利技术的进一步改进，所述血流模型包括固定血流模型及个性化血流模型，所述血流压力Pa通过所述血流模型直接/间接测算获得；所述个性化血流模型包括静息态血流模型和负荷态血流模型；优选的，所述血流模型包括感兴趣区域的血流速度V；当所述血管树的形态至少包括所述血管树的面积、体积和血管树中血管段的管腔直径中的一种或几种；所述血流速度V通过所述血管树的形态计算获得时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于斑块位置修正血流特征值的方法，其特征在于，包括以下步骤：获取个体冠脉系统在感兴趣区域特定的几何参数，根据所述几何参数建立感兴趣区域的几何模型和斑块位置模型；根据所述几何模型，建立感兴趣区域在近端终点和远端终点之间各个位置处的横截面形态模型；并依据所述横截面形态模型建立感兴趣区域的形态差异函数f(x)；获取个体冠脉系统在感兴趣区域特定的血流参数，并结合个体在感兴趣区域的几何模型，获取感兴趣区域的血流模型及根据所述血流模型及血流动力学，获取感兴趣区域近端终点处的血流压力Pa；及相应状态下感兴趣区域近端终点处与远端终点处的第一压力差ΔP0；根据所述横截面形态模型并结合所述斑块位置模型，对所述第一压力差ΔP0进行修正，以获取感兴趣区域的第二压力差ΔP，所述第二压力差ΔP和所述第一压力差ΔP0之间满足关系式：ΔP＝ω×ΔP0；其中，ω为纠偏参数；所述血流特征值包括所述血流压力Pa、第二压力差ΔP以及基于所述血流压力Pa、第二压力差ΔP和形态差异函数f(x)计算的反应血流特征的数值。

【技术特征摘要】
1.一种基于斑块位置修正血流特征值的方法，其特征在于，包括以下步骤：获取个体冠脉系统在感兴趣区域特定的几何参数，根据所述几何参数建立感兴趣区域的几何模型和斑块位置模型；根据所述几何模型，建立感兴趣区域在近端终点和远端终点之间各个位置处的横截面形态模型；并依据所述横截面形态模型建立感兴趣区域的形态差异函数f(x)；获取个体冠脉系统在感兴趣区域特定的血流参数，并结合个体在感兴趣区域的几何模型，获取感兴趣区域的血流模型及根据所述血流模型及血流动力学，获取感兴趣区域近端终点处的血流压力Pa；及相应状态下感兴趣区域近端终点处与远端终点处的第一压力差ΔP0；根据所述横截面形态模型并结合所述斑块位置模型，对所述第一压力差ΔP0进行修正，以获取感兴趣区域的第二压力差ΔP，所述第二压力差ΔP和所述第一压力差ΔP0之间满足关系式：ΔP＝ω×ΔP0；其中，ω为纠偏参数；所述血流特征值包括所述血流压力Pa、第二压力差ΔP以及基于所述血流压力Pa、第二压力差ΔP和形态差异函数f(x)计算的反应血流特征的数值。2.根据权利要求1所述的基于斑块位置修正血流特征值的方法，其特征在于：所述斑块位置模型用于表示感兴趣区域中斑块在冠脉系统中的区域分布，所述斑块位置模型的建立包括：根据个体冠脉系统在感兴趣区域特定的几何参数，获取斑块的位置信息；将所述斑块的位置信息与所述几何模型进行拟合，确定斑块在冠脉系统中的区域分布，斑块位置模型建立结束；其中，所述区域分布包括左前降支、左回旋支、右冠状动脉及其它血管段。3.根据权利要求2所述的基于斑块位置修正血流特征值的方法，其特征在于：所述纠偏参数ω为与斑块的区域分布有关的参数，当斑块位于左前降支时，所述纠偏参数ω＝1；当斑块位于左回旋支时，所述纠偏参数ω在0.65～0.85之间；当斑块位于右冠状动脉时，所述纠偏参数ω在0.75～0.9之间；其中，纠偏参数ω随着距感兴趣区域近端终点的距离增加而逐渐减小。4.根据权利要求1所述的基于斑块位置修正血流特征值的方法，其特征在于：所述横截面形态模型的建立包括：S1、定义感兴趣区域近端终点处的横截面为参考面，通过中心线提取方法，建立所述几何模型的中心径线；S2、以所述参考面的中心点为原点建立坐标系，沿垂直所述中心径线的方向对所述感兴趣区域进行分割，将各横截面内外边缘投影在所述坐标系中，以获取感兴趣区域在各个位置处管腔横截面的平面几何图像，横截面形态模型建立结束；优选的，所述横截面形态模型包括各横截面上斑块的有无、斑块的位置、斑块的大小、斑块形成的角度、斑块的组成及斑块组成的变化、斑块的形状及斑块形状的变化。5.根据权利要求1所述的基于斑块位置修正血流特征值的方法，其特征在于：所述形态差异函数f(x)用于表示感兴趣区域不同位置处的横截面形态变化随着该位置到参考点的距离x变化的函数；所述形态差异函数f(x)的获取包括：基于所述横截面形态模型，建立各横截面的形态函数；对相邻两横截面的形态函数进行拟合，并获取相邻两横截面在不同尺度下的差异变化函数；以感兴趣区域的近端终点为参考点，根据差异变化函数获取管腔形态随着到参考点的距离x的变化率，对感兴趣区域从近端终点到远端终点范围内的位置参数进行归一化处理，获取形态差异函数f(x)；其中，所述形态函数包括面积函数、直径函数和边缘位置函数。6.根据权利要求5所述的基于斑块位置修正血流特征值的方法，其特征在于：所述第二压力差ΔP通过感兴趣区域血管管腔在不同尺度下的形态差异函数f(x)和血流模型计算获得，所述尺度为计算形态差异函数f(x)时相邻两横截面之间的距离，所述第二压力差ΔP在不同尺度下的计算公式为：ΔP＝(c1V+c2V2+…+cmVm)*[α1*∫f1(x)dx+α2*∫f2(x)dx+…+αn*∫fn(x)dx]其中，V为血流速度，为通过所述血流模型直接/间接获得，且所述血流速度V可以为常数；c1、c2、…、cm分别代表血流速度V的参数系数；α1、α2、…、αn分别为不同尺度下血管管腔的形态差异函数f1(x)、f2(x)、…、fn(x)的加权系数；m为大...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂圣贤，丁代欣，常云霄，林晓杰，
申请(专利权)人：博动医学影像科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31