用于进行定量血液动力学流量分析的方法和装置制造方法及图纸

一种用于进行定量血液动力学流量分析的方法，包括：在执行程序指令的一个或多个处理器的控制下，检索患者特定的图像数据；根据患者特定的图像数据创建关注血管的3D重建；从3D重建中提取几何信息；确定病变方位；获得患者特定数据；基于几何信息、病变方位和患者特定数据来计算血液动力学结果。还公开了对应的设备和计算机程序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于进行定量血液动力学流量分析的方法和装置
本专利技术涉及医学成像、特别是血管造影成像的
，尽管它可以在需要量化阻塞或部分阻塞的导管中的血流血液动力学的任何领域中找到应用，诸如在非破坏性测试应用中。
技术介绍
心血管疾病（CVD）是全世界主要的死亡原因之一。CVD通常是指涉及血管变窄或阻塞的情况，其可能导致在狭窄远端的部分的血液以及因此导致氧气供应的减少或缺乏，从而导致例如胸痛（心绞痛）和局部缺血。预防和治疗CVD的一个非常重要的方面是对这样的变窄或阻塞的血管进行功能评估。目前，X射线血管造影术是借助于微创手术（也被称为经皮冠状动脉介入治疗（PCI））来治疗狭窄（窄的）冠状动脉期间所使用的成像模式。在PCI期间，一位（介入）心脏病专家从腹股沟股动脉或桡动脉向上通过血管向导管上馈送放气的球囊或其他设备，直到它们到达动脉堵塞的位点为止。X射线成像被用来引导导管穿过。PCI通常涉及为球囊充气以打开动脉，旨在恢复畅通的血流。可以将支架（stern）或支架（scaffold）放置在堵塞位点，以使动脉保持张开。X射线血管造影术也是用于解剖评估冠状动脉和诊断冠状动脉疾病的标准成像技术，被称为X射线诊断血管造影术。即使在狭窄的几何尺寸是借助于二维（2D）定量冠状动脉分析工具（QCA）进行量化的情况下（例如由GronenschildE等人在“CAASII:ASecondGenerationsystemforOff-LineandOn-LineQuantitativeCoronaryAngiography”（心血管诊断，1994；33：61-75）中所教导的那样）；或借助于三维（3D）QCA进行量化的情况下（例如由YoshinobuOnuma等人在“Anoveldedicated3-dimensionalquantitativecoronaryanalysismethodologyforbifurcationlesions”（欧洲介入，2011；6：1-00）中教导的），由于功能上冠状动脉病变严重程度取决于冠状动脉血液动力学，因此解剖腔减少至血液动力学狭窄严重程度的转换并不容易。SarnoG等人在“Ontheinappropriatenessofnoninvasivemultidetectorcomputedtomographycoronaryangiographytotriggercoronaryrevascularization:acomparisonwithinvasiveangiography”（JACC心血管介入，2009年6月；2（6）：550-7）中使用多检测器计算机断层扫描冠状动脉血管造影术（CCTA），使用新的且有前途的无创技术，也示出了冠状动脉狭窄的解剖学严重程度与功能严重程度之间的不良联系。对于中度冠状动脉病变，例如被定义为腔减少30-70％，狭窄对于患者是否有风险以及是否期望采取行动并不总是很明显。高估狭窄的严重程度可能会导致事后看来并不必要的治疗。因此会使患者面临不必要的风险。然而，低估狭窄可能会引发风险，因为在狭窄实际上很严重时患者没有得到治疗。尤其是对于这些情况，期望具有附加的功能评估来帮助做出良好的决策。在过去的15-20年中，分数流量储备（FFR）被越来越多地用作最有可能从PCI中受益的识别和有效地瞄准冠状动脉病变的方法。FFR是一种用于测量跨冠状动脉狭窄的压力差以确定狭窄阻碍氧气输送至心脏肌肉的概率的技术。该技术涉及在冠状动脉内部经皮插入由X射线冠状动脉血管造影术引导的压力转换线，并且测量病变后面的（远端的）和病变前面的（近端的）压力。这最好在充血状态下进行，因为在最大程度充血的情况下，流入心肌的血流量与心肌的灌注压力成正比。因此，FFR提供了对冠状动脉病变的功能严重程度的定量评估，如Pijls等人在“MeasurementofFractionalFlowReservetoAssesstheFunctionalSeverityofCoronary-ArteryStenoses”（NEnglJMed1996，334：1703-1708）中所述。由于利用压力转换线测量FFR的无创性质，此技术也被叫做无创FFR。尽管欧洲心脏病学会（ESC）和美国心脏病学会/美国心脏协会（ACC/AHA）指南建议在患有中度冠状动脉狭窄（30-70％）的患者中使用FFR，但仍在90％以上的手术中单独使用X射线冠状动脉血管造影的视觉评估（无论QCA是否支持）来选择患者进行经皮冠状动脉介入治疗（Kleiman等人的“Bringingitalltogether:integrationofphysiologywithanatomyduringcardiaccatheterization”，JAmCollCardiol.2011；1219-1221)。尽管具有充分的证据基础和来自指南的建议，但在PCI期间，仍有几个因素可能造成（有创）FFR的使用率较低（10％）。首先，关于血运重建方式的判定通常是在有创X射线冠状动脉血管造影时做出的，但是这仅具体限于在介入导管实验室中工作的PCI操作员，他们需要实行FFR的时间和设施。其次，该手术被延长，并且有创FFR与只能使用一次的压力线的附加成本相关联。测量FFR需要有创导管插入术，这具有相关联的成本和手术时间。而且，为了诱发（最大程度）充血，需要附加的药物输注（腺苷或罂粟碱），这对于患者是额外的负担。第三，许多操作者仍然对其自己的视觉评估在生理上是准确的充满信心，这与误解是多次视觉评估（例如，在“心脏小组”设定中）或事先进行的局部缺血的无创测试改善了其准确性有关系。最后，尽管有FAME（用于多支血管评估的部分流量储备比对血管造影）试验数据（ToninoP.等人的“Fractionalflowreserveversusangiographyforguidingpercutaneouscoronaryintervention”，NEnglJMed.2009年1月15日；360（3）：213-24），一些临床医生仍然怀疑PCI在稳定的冠状动脉疾病背景下的价值，这降低了对有创FFR评估的热情。Kirkeeide及其同事介绍了一种方法，该方法使用从2DQCA中提取的几何信息来计算冠状动脉血流储备（CFR），如Kirkeeide等人的“Assessmentofcoronarystenosesbymyocardialperfusionimagingduringpharmacologiccoronaryvasodilation.VII.Validationofcoronaryflowreserveasasingleintegratedfunctionalmeasureofstenosisseverityreflectingallitsgeometricdimensions”（JAmCollCardiol.1986年1月；7（1）：103-13）中所描述的。Kirkeeide方法的限制除了其他的是2D几何信息的使用，因此不太准确。CFR被定义为通过冠状动脉的最大冠状动脉血流量与其静息冠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于进行定量血液动力学流量分析的方法，其包括：/n检索患者特定的图像数据；/n根据患者特定的图像数据创建关注血管的3D重建；/n从3D重建中提取几何信息；/n确定病变方位；/n获得患者特定数据；/n基于几何信息、病变方位和患者特定数据来计算血液动力学结果。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180615 US 62/6856511.一种用于进行定量血液动力学流量分析的方法，其包括：
检索患者特定的图像数据；
根据患者特定的图像数据创建关注血管的3D重建；
从3D重建中提取几何信息；
确定病变方位；
获得患者特定数据；
基于几何信息、病变方位和患者特定数据来计算血液动力学结果。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，关注血管表示冠状动脉树的子集，并且计算血液动力学结果部分地基于以下假设：冠状动脉树自始至终显示出恒定的健康速度。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，计算血液动力学结果利用的速度独立于冠状动脉树内的位置。


4.根据任何前述权利要求所述的方法，其中，确定病变方位至少部分地基于对指示流动是层流还是湍流的流型参数的计算，流型参数是基于从3D重建中提取的几何信息来计算的。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，流型参数是雷诺数。


6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，基于对沿着关注血管的健康几何形状的估计来计算流型参数。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，对健康几何形状的估计是对在病变方位近端的关注血管的区段处的直径或面积中的至少一个的估计。


8.根据任何前述权利要求所述的方法，其中，确定病变方位包括：识别沿着关注血管的血流速度的变化，其中，所述变化是由于存在血管变窄引起的。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，基于从3D重建中提取的几何信息来计算血流速度的变化。


10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，基于对沿着关注血管的健康几何形状的估计来计算血流速度的变化。


11.根据权利要求10所述的方法，其中，对健康几何形状的估计是对直径或面积中的至少一个的估计。


12.根据任何前述权利要求所述的方法，进一步包括：计算由于沿着关注血管的近端和远端的高度不同所致的重力梯度，其中，血液动力学结果是部分地基于重力梯度来计算的。


13.根据任何前述权利要求所述的方法，其中，计算血液动力学结果包括：实行心肌呈色计算来确定心肌微脉管系统的状态。


14.根据任何前述权利要求所述的方法，其中，创建3D重建进一步包括：
从患者特定的图像数据中选择图像序列、角度和旋转；
根据患者特定的图像数据来确定第一和第二选择图像帧；
检测第一和第二选择图像帧中的腔边界；
确定第一和第二选择图像投影；以及
根据第一和第二选择图像投影来创建3D重建。


15.根据任何前述权利要求所述的方法，其中，几何信息的提取避免了由于a）平面外放大率误差和b）缩短误差中的至少一个所致的几何不精确。


16.根据任何前述权利要求所述的激光系统，进一步包括：
计算在3D重建中沿着关注血管的中心线的压降的虚拟拉回，所述中心线包括第一位置与第二位置之间的许多中心线点，所述中心线点表示3D重建的关注血管的几何信息的至少一部分；
计算虚拟拉回曲线；
利用区段的几何信息来计算第一位置与第二位置之间的压降和血管FFR值；以及
将压降和血管FFR值添加到与第二位置相对应的拉回曲线数据。


17.根据任何前述权利要求所述的方法，其中，确定病变方位进一步包括：
通过沿着关注血管的直径或面积数据点自动拟合一条线，关注血管包括病变方位处的血管变窄区段和病变方位远端和/或近端中的至少一个的健康血管区段；
通过沿着关注血管、通过排除血管狭窄区段的直径或面积数据点拟合一条线，获得对沿着关注血管的健康血管直径或面积的估计；
获得对沿着血管狭窄区段的血管变窄直径或面积的估计；以及
计算i）血管变窄直径或面积关于ii）健康血管直径或面积的直径或面积比。


18.根据权利要求17所述的方法，其中，病变方位是基于直径比或面积来确定的。


19.根据任何前述权利要求所述的方法，进一步包括：
基于3D重建，确定沿着关注血管的至少一部分的面积或直径中的至少一个，关注血管包括与病变有关的病变区段；
估计沿着病...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·布夫曼，D·克恩，JP·阿本，
申请(专利权)人：帕伊医疗成像有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL