[发明专利]用于测量血管中的流体流动限制的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定局部限制（restriction）对于血管（vessel）（例如，输送管（pipe）或导管（tube））中的流体流动的影响程度的方法和装置。本发明特别地但不限于适用于测量血管中的狭窄（stenosis），并且，对于确定人体或动物的冠状动脉系统中的冠状动脉狭窄的大小（magnitude）特别有用。

背景技术

血流储备分数（FFR，Fractional Flow Reserve）是广泛应用于冠状动脉导管研究室中评估冠状动脉狭窄和支架置入（stent deployment）的妥当性的技术。FFR定义为狭窄的后方（或远端）的压力相比于狭窄的前方（或近端）的压力。结果是比率，即绝对数。FFR比率为0.5表示给定的狭窄导致通过该狭窄的血压下降50%。通常而言，FFR表示在血管中具有限制或缩窄（constriction）的情况下沿着血管的流体的最大流量与在血管中不具有限制或缩窄的情况下发生的最大流量相比的比率。

由于研究证明狭窄的视觉评估存在局限并且不适当的血管成形术会产生危害，所以FFR的使用在过去几年间快速增加。常规地，通过测量在最大充血情况下冠状动脉狭窄的两侧上的平均压降来执行FFR。然而，在特定环境下，例如，伴随急性心肌梗塞，FFR变得不可靠。这会导致不适当的临床决策。

尽管大多数血管床中的压力由单个输入（即，血管的主动脉端）引起，但冠状动脉的压力由近端（主动脉端）和远端（微循环端）以近似相等比例的贡献引起。远端压力由两种因素确定：

（1）借助于冠状动脉微循环的自动调节的内在（或“被动”）抵抗（resistance）。

（2）借助于贯穿心肌的小的微循环血管的压缩的外在（或“主动”）抵抗。

当前的FFR评估试图通过服用血管扩张药（例如，腺苷）以达到最大程度的充血，从而尽可能多地降低这一远端压力。然而，尽管服用血管扩张药会降低微循环血管的被动抵抗，但其不能抑制由贯穿收缩心肌的小血管的压缩引起的远端产生的微循环血管压力。

因此，由于不能消除主动抵抗成分，所以FFR中固有微小误差。进一步地，当在病变情况下内在或外在抵抗的调节受影响时，FFR变得更加不准确。被动抵抗失调的例子包括糖尿病、急性冠状动脉综合症、心肌梗塞后和冬眠心肌。主动抵抗失调的例子包括当主动脉对向（subtend）运动功能减退或运动失能节段（segment）。

有很多公开文献详细描述了这些错误，这可以解释为什么高度控制的研究实验室中血管内超声波(IVUS)和FFR之间的密切联系在临床环境下并没有被经常证实。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的和/或可替换的用于测量局部限制对血管（例如输送管或导管）中流体流动的影响程度的方法和装置。本发明的另一目的是提供这样一种用于测量血管中的狭窄的方法和装置，并且特别地但并不限于确定人体或动物冠状动脉系统中的冠状动脉狭窄的大小或影响。

根据一个方案，本发明提供了一种用于确定传送流体介质的血管中的缩窄的测量值的方法，该方法包括如下步骤：a)在该血管内的第一位置取得一连串第一压力测量值P₁和一连串相应的第一速度测量值U₁，该第一位置位于目标区域的第一侧上；b）在该血管内的第二位置取得一连串第二压力测量值P₂和一连串相应的第二速度测量值U₂，该第二位置位于该目标区域的第二侧上；c）针对每一位置，确定该流体介质的波速度c作为压力的变化dP的平方除以速度的相应变化dU的平方的函数；d）针对该第一位置，确定向前压力变化（forward pressure change）dP₁+作为压力的变化dP₁和速度的变化dU₁之和的函数；e）针对该第二位置，确定向前压力变化dP₂+作为压力的变化dP₂和速度的变化dU₂之和的函数；f）确定表示通过该目标区域的压降的向前分离血流储备作为dP₂+/dP₁+的比率的函数。