[发明专利]用于估计动脉脉搏波速度的系统和方法

说明书

一种用于确定表示血管的健康状况的动脉脉搏波速度的方法包括从成像仪器接收包括受试者的多个图像的图像数据集。所述方法还涉及从所述多个图像中确定图像中的血管区域。所述方法进一步包括在与受试者的心动周期的多个相位对应的血管区域中的多个位置处确定血管的多个横截面积值，并且确定与所述多个横截面积值对应的在血管中流动的血液的多个流动速率值。所述方法还包括基于所述多个横截面积值和所述多个血液流动速率值来确定血液动力学模型以及基于所述血液动力学模型来确定动脉脉搏波速度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年11月10日提交的美国专利申请号14/936,903的优先权，所述美国专利申请的全部内容通过引用结合在此。

技术领域

本发明的实施例主要涉及确定指示医疗状况的动脉僵硬度(arterialstiffness)，并且更具体地涉及基于血液动力学模型来估计动脉脉搏波速度的系统和方法。

背景技术

动脉粥样硬化是指与动脉壁内的脂肪沉积有关的血动脉变窄和僵硬。动脉僵硬度提供了对诸如糖尿病和高血压等多种医疗状况的指示。对动脉僵硬度的确定提供了疾病的医疗状况和进展的指示。在一些情况下，治疗方案可以基于动脉僵硬度来确定。

当心脏跳动时，通过动脉系统传输脉搏。脉搏波通过扩张动脉的弹性壁而传播通过动脉系统。动脉脉搏速度在数学上类似于在电缆或传输线中传播的电波的相位速度。动脉波方程的特征在于动脉的顺应性、血液的惯性以及与电波方程的电容、电感和电阻对应的血液粘滞阻力。

动脉脉搏波速度被用于确定血管的僵硬度。根据血流数据估计动脉脉搏波速度的一种技术是逐步法(foot-to-foot method)。这种技术涉及随着时间和沿着血管的位置的变化跟踪血流的变化，然后随着波沿着血管的长度传播来跟踪血流波形中的基准点的运动。基于沿着血管长度的两个位置处的基准点之间的时间延迟以及两个位置之间的距离来估计脉搏波速度。然而，通过这种技术估计的动脉脉搏波速度可能受到波反射和基准点的选择的影响。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了一种方法。所述方法包括从成像仪器接收包括受试者的多个图像的图像数据集，并且使用图像分割技术从所述多个图像中确定图像中的血管区域。所述方法进一步包括在血管区域中的多个位置处确定血管的多个横截面积值，所述多个位置对应于受试者的心动周期的多个相位。所述方法还包括基于图像数据集来确定与所述多个横截面积值对应的在血管中流动的血液的多个流动速率值。所述方法进一步包括基于所述多个横截面积值和所述多个血液流动速率值来确定血液动力学模型。此外，所述方法包括基于血液动力学模型来确定动脉脉搏波速度，其中动脉脉搏波速度表示血管的健康状况。

根据本发明的另一个方面，公开了一种系统。所述系统包括成像仪器和耦合至成像仪器并被配置成从成像仪器接收包括受试者的多个图像的图像数据集的处理器模块。所述处理器模块进一步被配置成使用图像分割技术来从所述多个图像中确定图像中的血管区域。所述处理器模块进一步被配置成在与受试者的心动周期的多个相位对应的血管区域中的多个位置处确定血管的多个横截面积值。所述处理器模块进一步被配置成基于图像数据集来确定与所述多个横截面积值对应的在血管中流动的血液的多个流动速率值。此外，所述处理器模块被配置成基于所述多个横截面积值和所述多个血液流动速率值来确定血液动力学模型。所述处理器模块还被配置成基于血液动力学模型来确定动脉脉搏波速度，其中动脉脉搏波速度表示血管的健康状况。