【技术实现步骤摘要】
一种无创计算个性化冠状动脉分支血流储备能力的方法
本专利技术提出的一种无创计算个性化冠状动脉分支血流储备能力的方法,属于生物医学工程
,涉及一种从静息到最大充血状态无创计算冠状动脉分支血流储备能力的方法。
技术介绍
随着超声影像技术的发展,通过在静息和运动试验中心脏室壁运动情况对比,定性描述从静息到最大充血状态冠状动脉分支血流储备能力。常用的模拟冠状动脉最大充血状态方法包括运动负荷和药物负荷。(1)运动负荷是通过踏车或者活动平板等以增加心肌耗氧的方式来模拟冠状动脉最大充血状态,通过在静息与最大充血状态下心脏室壁运动情况对比,定性描述从静息到最大充血状态冠状动脉分支血流储备能力。虽然运动负荷可以模拟冠状动脉最大充血状态,但其往往需要通过运动的方式使冠状动脉达到最大充血状态,这对于不能运动的来说,运动负荷模拟冠状动脉最大充血状态具有一定的局限性。(2)药物负荷是通过注射血管扩张药等以扩张冠状动脉血管的方式来模拟冠状动脉最大充血状态。虽然对于不能运动的可通过药物负荷来模拟冠状动脉最大充血状态,但是其不能定量研究从静息到最大充血状态冠状动脉分支血流储备能力。虽然超声影像技术可无创评价冠状动脉分支血流储备能力,但是其不能定量研究从静息到最大充血状态冠状动脉分支血流储备能力。本专利技术从流体动力学方面研究冠状动脉血流情况,定量研究从静息到最大充血状态冠状动脉分支血流储备能力。
技术实现思路
本专利技术已知冠状动脉静息状态的流量,基于冠状动脉分支开口横截面积的流量分配方法,将计算得 ...
【技术保护点】
1.一种无创计算个性化冠状动脉分支血流储备能力的方法,其特征在于,包括以下步骤:/n步骤一,确定冠状动脉左前降支LAD、左回旋支LCX、右冠状动脉RCA的分形系数ε
【技术特征摘要】
1.一种无创计算个性化冠状动脉分支血流储备能力的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,确定冠状动脉左前降支LAD、左回旋支LCX、右冠状动脉RCA的分形系数ε1,ε2,ε3;
依据CT图像重建冠状动脉模型,确定分支体积和长度;根据莫里原则和最小耗能定律,得到归一化长度与体积之间的指数关系,求得分形系数εi,这里i=1,2,3;
步骤二,确定冠状动脉LAD、LCX、RCA流量:
运用心脏超声数据得到冠状动脉静息状态的流量,且流经LAD、LCX、RCA的流量分别与它们的分支长度成正比,根据步骤一中冠状动脉长度与体积的关系,以冠状动脉长度为中间量,建立冠状动脉LAD、LCX、RCA流量与体积之间的指数关系,确定LAD、LCX、RCA的流量;
步骤三,基于冠状动脉分支开口横截面积的流量分配方法:
在步骤二中得到的LAD、LCX、RCA流量基础上,依据冠状动脉分形系数和异速生长规律,得到冠状动脉分支开口横截面积与流量的关系,确定冠状动脉分支流量;
步骤四,确定冠状动脉分支对应阻力:
依据冠状动脉管径最小横截面积与参考横截面积比值来判断冠状动脉是否狭窄,当其比值小于1时,判定冠状动脉发生狭窄;若冠状动脉有狭窄段,则依据最狭窄处横截面积、狭窄长度、参考横截面积和分支流量,确定冠状动脉分支对应阻力;
若冠状动脉无狭窄段,则依据冠状动脉分支开口和出口横截面积的平均值和分支长度,并根据泊肃叶定律,确定冠状动脉分支对应阻力;
步骤五,确定冠状动脉分支出口压力并完成冠状动脉分支从静息到最大充血状态血流储备的无创计算:
通过冠状动脉分支流量与阻力的乘积得到冠状动脉分支对于流量产生的压力差;已知冠状动脉入口压力,将沿着血流方向从冠状动脉近端到远端逐个分支计算得到的静息状态下冠状动脉分支出口压力作为出口边界条件,通过步骤二确定的静息状态下LAD、LCX、RCA流量为入口条件,通过将其施加到冠状动脉模型的流体动力学计算中,得到冠状动脉分支出口流量Ql,这里l取值为1-13;
对于冠状动脉最大充血状态的模拟,将静息状态下LAD、LCX、RCA流量的3倍作为各自的入口条件,通过步骤三和四的计算得出最大充血状态下冠状动脉分支流量和阻力,并将分支流量和阻力做乘积得到冠状动脉分支对于流量产生的压力差,已知冠状动脉入口压力,将沿着血流方向从冠状动脉近端到远端逐个分支计算得到最大充血状态下冠状动脉分支出口压力作为边界条件进行流体动力学计算,随后确定冠状动脉分支出口流量Qj,并与Ql比较,这里l或j取值为1-13;
取冠状动脉分支最大充血与静息状态出口流量的比值来计算冠状动脉分支血流储备能力。
2.按照权利要求1所述的一种无创计算个性化冠状动脉分支血流储备能力的方法,其特征在于,依据莫里原则和最小耗能定律,确定冠状动脉分形系数:
依据CT图像获取冠状动脉分支长度和体积,并分别对其进行归一化处理:
冠状动脉体积的归一化:V/Vsum
冠状动脉长度的归一化:L/Lsum
其中V为冠状动脉分支体积,Vsum为冠状动脉分支及下游分支的体积之和,L为冠状动脉分支长度,Lsum为冠状动脉分支及下游分支的长度之和;
根据莫里原则和最小耗能定律,以L/Lsum为横坐标,V/Vsum为纵坐标,通过拟合归一化长度和体积的指数关系曲线,得到关于εi的拟合方程并求得分形系数εi:
其中i取1,2,3,分别对应LAD、LCX、RCA。
3.按照权利要求1所述的一种无创计算个性化冠状动脉分支血流储备能力的方法,其特征在于,依据归一化冠状动脉长度和体积的指数关系,确定冠状动脉LAD、LCX、RCA流量:
因流经LAD、LCX、RCA的流量分别与它们的分支长度成正比:
Q0=KLh(2)
其中Q0为冠状动脉流量,K为比例常数,由冠状动脉入口和末端压力差决定,h取LAD,LCX,RCA;
依据归一化冠状动脉长度和体积的指数关系,以冠状动脉长度为中间量,确定冠状动脉LAD、LCX、RCA的流量:
其中VLAD、VLCX和VRCA分别为LAD、LCX和RCA体积,Vsum为冠状动脉总体积。
4.按照权利要求1所述的一种无创计算个性...
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