一种确定冠状动脉血流储备分数的方法和装置制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种确定冠状动脉血流储备分数的方法、装置及计算机可读存储介质，所述方法包括：获取冠状动脉的图像信息，从所述冠状动脉的图像信息中获取冠状动脉病变的特征参数；基于所述冠状动脉病变的特征参数确定冠状动脉病变的修正参数；基于所述修正参数对流动控制方程进行修正，得到修正后的流动控制方程；求解所述修正后的流动控制方程，得到所述冠状动脉内部的血压值；基于所述冠状动脉内部的血压值和第一血压值，得到所述冠状动脉的血流储备分数FFR。

A Method and Device for Determining Coronary Flow Reserve Fractions

The embodiment of this application discloses a method, device and computer readable storage medium for determining the coronary flow reserve fraction. The method includes acquiring image information of coronary artery, obtaining characteristic parameters of coronary artery lesions from the image information of the coronary artery, and determining modified parameters of coronary artery lesions based on the characteristic parameters of the coronary artery lesions. The revised flow control equation is obtained by modifying the flow control equation with the revised parameters. The blood pressure in the coronary artery is obtained by solving the revised flow control equation. Based on the blood pressure in the coronary artery and the first blood pressure, the blood reserve fraction FFR of the coronary artery is obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种确定冠状动脉血流储备分数的方法和装置
本申请涉及生物医学工程技术，尤其涉及一种确定冠状动脉血流储备分数的方法、装置及计算机可存储介质。
技术介绍
2018年《中国心血管病报告》的数据显示，我国现有心血管病患者2.9亿人，其中冠心病患者1300万人，且发病率仍处于持续上升阶段，冠心病患者的医疗费用已经成为我国重大公共卫生负担。冠心病主要指冠状动脉粥样硬化而引起的血管腔狭窄或阻塞导致心肌缺血缺氧、坏死，进而引发心绞痛、心肌梗塞甚至猝死，是困扰世界人类的一种高发疾病。因此，如何有效、准确地评估冠状动脉缺血，并及时介入有效治疗是医学界长期的研究焦点。目前使用冠状动脉计算机断层扫描血管造影(ComputerTomographyAngiography，CTA)和有创冠状动脉造影(InvasiveCoronaryAngiography，ICA)检查是诊断冠心病的常规方法，但心肌缺血是一种生理功能状态，与血管狭窄、供应心肌大小、微循环状态等都密切相关，仅仅靠血管狭窄无法全面反映出心肌缺血的状态。研究表明根据冠状动脉狭窄判断心肌缺血对冠心病诊断存在28％的假阳性和13％假阴性。如今临床上评估血管狭窄引起的心肌缺血的“金标准”是冠状动脉血流储备分数(FractionalFlowReserve，FFR)，FFR是指冠状动脉微循环最大充血状态下，存在狭窄病变时血管所能获得的最大血流量，与正常状态下血管所能获得的最大血流量的比值。冠状动脉微循环充血状态下的阻力可忽略不计，根据流体力学理论可知，心肌组织的血流量与灌注压呈正比。故FFR可以通过狭窄病变下游远端的压力与狭窄上游压力的比值计算得出。但FFR检查需要使用价格昂贵的手术耗材压力导丝，且手术时间长，手术存在损伤病变血管的风险，其需要注射的微循环扩张药物亦存在一定副作用，诸多原因都限制了它在临床上的应用。于是冠状动脉FFRCTA技术应运而生，冠状动脉FFRCTA技术是基于患者的CT血管造影图像，实现冠状动脉血管的三维模型重建，再利用数值模拟的方法实现冠状动脉的流体力学仿真，通过仿真计算得到冠状动脉病变近心端与远端压力值，从而无创的获得患者冠状动脉的FFR值。在FFRCTA技术中，冠状动脉三维模型重建的质量和流体力学计算边界条件的设置是影响计算结果准确性的两个主要因素。而在冠心病介入治疗中，弥漫性病变约占20％，并有逐年增加的趋势。弥漫性病变通常较为复杂，而且具有其独有特征：常常伴有成角、钙化、扭曲、偏心性、流道不规则等。而钙化、偏心性和流道不规则这些因素很难通过三维重构复现，这些信息的缺失会限制一般计算流体力学(ComputationalFluidDynamics，CFD)方法的适用性，同时这些复杂特性也加大了临床诊断的难度，故而临床上常常直接采用更保守的介入治疗手段，究其原因正是因为目前尚无应对弥漫性病变的高效、针对性的诊断方法。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本申请实施例期望提供一种确定冠状动脉血流储备分数的方法、装置及计算机可读存储介质，尤其可针对弥漫性病变这类复杂病变，进行个性化的精确FFR计算。本申请的技术方案是这样实现的：第一方面，提供了一种确定冠状动脉血流储备分数的方法，所述方法包括：获取冠状动脉的图像信息，从所述冠状动脉的图像信息中获取冠状动脉病变的特征参数；基于所述冠状动脉病变的特征参数确定冠状动脉病变的修正参数；基于所述修正参数对流动控制方程进行修正，得到修正后的流动控制方程；求解所述修正后的流动控制方程，得到所述冠状动脉内部的血压值；基于所述冠状动脉内部的血压值和第一血压值，得到所述冠状动脉的血流储备分数FFR。第二方面，本申请实施例还提供了一种确定冠状动脉血流储备分数的装置，所述装置包括：图像处理模块，用于获取冠状动脉的图像信息，从所述冠状动脉的图像信息中获取冠状动脉病变的特征参数；修正模块，用于基于所述冠状动脉病变的特征参数确定冠状动脉病变的修正参数；基于所述修正参数对流动控制方程进行修正，得到修正后的流动控制方程；计算模块，用于求解所述修正后的流动控制方程，得到所述冠状动脉内部的血压值；基于所述冠状动脉内部的血压值和第一血压值，得到所述冠状动脉的血流储备分数FFR。第三方面，本申请实施例还提供了另一种确定冠状动脉血流储备分数的装置，所述装置包括：处理器和配置为存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，其中，所述处理器配置为运行所述计算机程序时，执行前述任一项所述方法的步骤。第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该计算机程序被处理器执行时实现前述方法的步骤。采用上述技术方案，冠状动脉病变后，无需侵入式手术检查，而是利用个人的冠状动脉病变的特征参数，得到个性化的修正参数，进而利用修正参数对流动控制方程进行修正，使流体力学计算中得以体现冠状动脉病变的复杂性对血流的影响，从而弥补采用一般CFD方法在计算复杂冠状动脉病变的FFR时不可避免的信息损失，减小FFR的计算误差。附图说明图1为本申请实施例中确定冠状动脉血流储备分数的方法示意图1；图2为本申请实施例中心脏的CTA图像示意图；图3为本申请实施例中心脏图像的三维图像示意图；图4为本申请实施例中主动脉和冠状动脉的三维图像示意图；图5为本申请实施例中冠状动脉的CPR图像示意图；图6为本申请实施例中左冠状动脉的网格图像示意图；图7为本申请实施例中的基于一般FFRCTA方法得到的左冠状动脉内FFR分布示意图；图8本申请实施例中的修正后的左冠状动脉内的FFR分布示意图；图9为本申请实施例中FFR确定方法的流程示意图2；图10为本申请实施例中确定冠状动脉血流储备分数的装置的组成结构示意图1；图11为本申请实施例中确定冠状动脉血流储备分数的装置的组成结构示意图2。具体实施方式为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与
技术实现思路
，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。实施例一如图1所示，确定冠状动脉血流储备分数的方法具体包括：步骤101：获取冠状动脉的图像信息，从冠状动脉的图像信息中获取冠状动脉病变的特征参数；步骤102：基于冠状动脉病变的特征参数确定冠状动脉病变的修正参数；步骤103：基于修正参数对流动控制方程进行修正，得到修正后的流动控制方程；步骤104：求解修正后的流动控制方程，得到冠状动脉内部的血压值；步骤105：基于冠状动脉内部的血压值和第一血压值，得到冠状动脉的血流储备分数FFR。这里，步骤101至步骤105的执行主体可以为确定冠状动脉血流储备分数装置的处理器。这里，FFR是指冠状动脉最大充血状态下，存在狭窄病变时血管所能获得的最大血流量，与正常状态下时血管所能获得的最大血流量的比值，在临床医学应用中可等效为最大充血状态下的狭窄远端冠状动脉内平均压(Pd)与冠状动脉口部主动脉平均压(Pa)的比值。这里，冠状动脉的图像信息为能够表征冠状动脉病变特征的符合医学数字成像和通信(DigitalImagingandCommunicationsinMedicine，DICOM)规格的二维图像、三维图像或其他形式的图像，比如：CTA图像。实际应用中，步骤101还可以包括：根据冠状动脉的图像信息获取冠状动脉的三维图像；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定冠状动脉血流储备分数的方法，其特征在于，所述方法包括：获取冠状动脉的图像信息，从所述冠状动脉的图像信息中获取冠状动脉病变的特征参数；基于所述冠状动脉病变的特征参数确定冠状动脉病变的修正参数；基于所述修正参数对流动控制方程进行修正，得到修正后的流动控制方程；求解所述修正后的流动控制方程，得到所述冠状动脉内部的血压值；基于所述冠状动脉内部的血压值和第一血压值，得到所述冠状动脉的血流储备分数FFR。

【技术特征摘要】
1.一种确定冠状动脉血流储备分数的方法，其特征在于，所述方法包括：获取冠状动脉的图像信息，从所述冠状动脉的图像信息中获取冠状动脉病变的特征参数；基于所述冠状动脉病变的特征参数确定冠状动脉病变的修正参数；基于所述修正参数对流动控制方程进行修正，得到修正后的流动控制方程；求解所述修正后的流动控制方程，得到所述冠状动脉内部的血压值；基于所述冠状动脉内部的血压值和第一血压值，得到所述冠状动脉的血流储备分数FFR。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述冠状动脉病变的特征参数确定冠状动脉病变的修正参数，包括：基于所述冠状动脉病变的特征参数和至少一个常数，确定冠状动脉病变的修正参数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述修正参数对流动控制方程进行修正，得到修正后的流动控制方程，包括：基于所述修正参数、所述冠状动脉的血液动力粘度，得到所述流动控制方程的源项；将所述源项添加到流动控制方程中，得到修正后的流动控制方程。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取心脏的计算机断层扫描血管造影CTA图像信息；基于所述心脏的CTA图像信息重构所述心脏的三维图像，得到所述心脏的三维图像；从所述心脏的三维图像中分离出心肌的三维图像和冠状动脉的三维图像；基于所述心肌的三维图像和冠状动脉的三维图像，计算所述冠状动脉的出口阻抗；其中，所述冠状动脉的出口阻抗用于求解所述修正后的流动控制方程；所述获取冠状动脉的图像信息，从所述冠状动脉的图像信息中获取冠状动脉病变的特征参数，包括：从所述心脏的CTA图像信息中获取所述冠状动脉的曲面重建CPR图像信息；从所述冠状动脉的CPR图像信息中获取冠状动脉病变的特征参数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述求解所述修正后的流动控制方程，得到所述冠状动脉内部的血压值，包括：将所述冠状动脉的三维图像进行区域划分，得到所述冠状动脉的网格数据；利用所述冠状动脉的出口阻抗和第二血压值设置边界条件；基于所述冠状动脉的网格数据和边界条件，求解修正后的流动控制方程，得到所述冠状动脉内部的血压值。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述心肌的三维图像和冠状动脉的三维图像，计算所述冠状动脉的出口阻抗，包括：基于所述心肌的三维图像，计算冠状动脉的血液总流量；基于所述冠状动脉的三维图像和所述冠状动脉的血液总流量，计算所述冠状动脉至少一个分支的血液流量；基于所述冠状动脉至少一个分支的血液流量和第三血压值，计算所述冠状动脉至少一个分支的出口阻抗。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述心肌的三维图像，计算冠状动脉的血液总流量，包括：根据所述心肌的三维图像确定左心室的心肌体积；根据所述左心室的心肌体积和心肌...

【专利技术属性】
技术研发人员：高琪，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33