[发明专利]确定流体动力学特征值的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定在具有多个系列狭窄的血管段中的狭窄的至少一个单独的流体动力学特征值的方法和装置。作为流体动力学特征值例如可以确定血流储备分数(FFR)。

背景技术

狭窄表示身体血管的变窄。在血管的情况下，血流、换句话说，血流动力学，受到狭窄的损害。系列狭窄是在身体血管中在上游或下游彼此前后存在的几个狭窄。如果医生想要治疗这种狭窄，那么他们将优选从最有影响或最显著的狭窄开始。例如，狭窄区域中的血管可以通过支架被支撑或加宽。今天，例如通过压力丝的侵入性FFR测量是在评估狭窄的血液动力学显著性方面的标准。如果在血管部分或血管段中存在两个或更多个系列狭窄，虽然可以侵入地测量整体FFR值，换句话说，总值，但是每个单个狭窄的单独的FFR值的测量是不可能的或需要非常大的附加测量努力。

然而，在几个相继狭窄的情况下对于临床决策重要的问题是各个狭窄的单独的FFR值的问题。

代替侵入性FFR测量，也可以执行所谓的虚拟FFR测量，其基于几何信息非侵入地确定FFR值，所述几何信息例如可以从多个血管造影图像获取。为此目的，从现有技术已知CFD(计算流体动力学)的方法。

发明内容

本发明的任务是，确定身体脉管中的具有多个连续狭窄的至少一个狭窄的单独的流体动力学特征值。

本发明提供了一种用于确定具有多个连续狭窄的身体脉管的血管段中的各狭窄的至少一个单独的流体特征值的方法。身体脉管可以例如是血管。按照该方法，从血管造影记录装置接收血管段的血管造影图像数据。记录装置可以例如是血管造影系统或CT系统(CT-计算机断层摄影)。基于血管造影图像数据，通过分析装置确定血管段的几何数据，并且综合以形成血管段的段模型。因此，该段模型描述了血管段沿其纵向延伸的下游或上游的几何形状或尺寸。通过这种方式，也对狭窄，换句话说，血管段中的变窄成像。

为了现在能够确定各个狭窄的单独流体动力学特征值，根据本发明的方法如下。使用划分装置，在段模型中，借助于预定的划分标准来确定至少一个划分点。每个划分点位于两个狭窄之间。由划分标准确定，几何数据必须具有哪些属性，以便识别或接受划分点。因此，划分标准指定了为了沿着段模型的点被识别为划分点而必须存在的几何条件。段模型在所述至少一个划分点处被分别细分为子段模型。与上游划分点相邻的部分构成一个子段模型，并且与下游划分点相邻的部分构成另一个子段模型。这里应当注意，段模型不必改变，因为由划分点仅确定，两个子段模型之间的过渡布置在何处。每个子段模型包含至少一个狭窄。通过划分标准，可以确保在所得到的段模型的划分中每个子段模型包含单个狭窄。

然后，通过模拟装置对于至少一个子段模型，基于该子段模型的相应几何数据，确定相应的流体动力特征值。由划分点确定，来自段模型的哪些几何数据作为该子段模型的几何数据用于确定流体动力特征值。忽略任何其他子段模型的相应几何数据。

因此，每个子段模型允许或使得能够个别地计算流体动力学特征值、例如FFR值，其中仅使用来自相应建模的子段的几何性质。在分离点或划分点处提供边界条件，该边界条件会在无狭窄血管路径的情况下在这些划分点处存在。

本发明具有以下优点：可以以很小的努力计算单独的流体动力学特征值，因为基于整个血管段的完成的段模型，只需要确定划分点处的如通过健康的、换句话说，无狭窄的血管产生的边界条件。段模型本身不必修改。相反，只需要使用段模型的一部分、换句话说，对应于包含狭窄的子段的纵向段，并且由划分点划分或识别。

本发明还包括具有产生附加优点的特征的可选改进方案。

根据一个改进方案，在划分点处的段模型不是简单地截断，而是可以在每个划分点处例如通过虚拟的、无狭窄的插值血管路径的几何数据补充子段模型。因此，健康血管的插值可以在相应子段模型的入口和至少一个出口处进行。

按照一种改进方案，段模型将血管段模拟为3D模型。例如，在血管造影图像数据的情况下，这例如可以借助于反投影以X射线投影或一般投影的形式形成。3D模型可以例如基于所谓的体素(体积元素)。这种3D模型具有可以执行流体流(例如血流)的完全物理模拟的优点。

作为这样的3D模型的替换，根据一个改进方案，段模型将血管段描述为血管段的至少一个几何属性的属性值的相应的位置相关的路径。因此，不是三维地模拟血管片段，而是仅仅从血管造影图像数据中作为位置函数确定或提取所提取的特征、即与特征值相关的几何属性。这具有免除对三维结构的复杂分析的需要的优点。特别地，也可以由此将属性值按功能性分配给流体动力特征值。