[发明专利]用于测量心肌缺血、狭窄识别、定位和血流储备分数估计的非侵入式方法和系统

说明书

本公开有利于评估心脏组织的宽带相位梯度信息以评定例如心脏缺血性心脏病的存在。值得注意的是，本公开提供了一种改进的有效方法，其使用从患者获取的高分辨率和宽带心脏梯度来对心脏的冠状动脉狭窄进行识别和风险分层。在一些实施例中，患者数据从一个或多个导联的心脏梯度波形导出，从而得到表现出复杂非线性变化的高维数据和长心脏梯度记录。通过数值小波算子，将时空分析用于通过从相空间数据集中提取动态和几何属性来研究作为相空间数据集的心脏梯度数据的形态。

相关申请

本申请要求2016年6月24日提交的美国临时申请第62/354,673号以及2016年10月17日提交的美国临时申请第62/409,176号的优先权和权益，其每一个的全部内容都通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体涉及用于表征心血管循环的非侵入式方法和系统。更具体地，本公开涉及利用未经滤波的宽带心脏相位梯度数据来生成残差子空间和噪声子空间数据以例如，用于预测和定位冠状动脉狭窄、定位和/或估计血流储备分数以及表征心肌缺血的非侵入式方法。

背景技术

血管疾病通常表现为由于血管的动脉粥样硬化闭塞而导致的血流减少。例如，向心肌供血的冠状动脉的闭塞是心脏病的主要原因。用于缓解动脉阻塞的侵入式手术(例如搭桥手术和用导管的支架放置)依赖于对闭塞特征和通过闭塞动脉的血流的估计。这些估计基于对闭塞大小和/或血流的测量。不幸的是，目前的闭塞大小和血流的测量的方法需要侵入式的过程，例如需要心脏导管插入术的冠状动脉造影术。该过程涉及将长、薄、柔性的导管置于手臂、腹股沟(大腿上部)或颈部的血管中；然后将导管拧到心脏上。通过导管，医生可以通过血管造影术或荧光透视法对血管内径进行视觉评估和/或在导丝尖端上使用小的传感器(通常是换能器)来测量诸如压力、温度和流量的参数，以确定病变的严重程度；和血流储备分数(FFR)。这些对心脏的微创诊断测试具有中风、心脏病发作、对插入导管的动脉/心脏的损伤、不规则心律、肾脏损伤、感染和X射线辐射照射的风险。这些过程耗时、需要专业知识来解释结果并且是昂贵的。

在治疗阶段，当随后进行球囊血管成形术、支架置入术或药物递送术时，狭窄几何形状也是重要的。例如，精确的支架放置对于降低再狭窄的风险至关重要。因此，关于是否使用任何阻塞缓解方法以及应该使用哪种方法的决定通常是基于部分信息并且不考虑冠状动脉侧支化(coronary collateralization)。缺血性应激(ischemic stress)通常会引起冠状动脉小血管中侧支循环的增加，其有时会补偿远端血管阻塞。此外，治疗成功的评估也是有问题的，其中必须评估闭塞开口和支架位置。目前主要使用的一类方法需要冗长的过程来发现和确定该病变或多个病变的严重程度、对血流的阻塞。当代技术评估心脏梯度相空间变化并将该变化与心脏计算机断层扫描(CT)、心肌灌注成像和心血管造影相关联。表面心脏梯度包含关于所记录的腔室的电生理学的详细信息。因为表面心脏梯度代表了合胞体中每个心脏细胞的各个动作电位的总和，理论上，任何可能通过测量协调的细胞动作电位来确定的信息都应该可以在表面的“全局”水平上获得。此外，尽管与心肌组织结构对传导性质的影响有关的信息是表面心脏梯度中固有的，但是挑战在于从这些长的准周期性心脏梯度信号中辨别出相关信息，同时排除噪声污染。更进一步地，明显缺乏可用于增强高风险患者识别并因此以非侵入式方式进行试验性预防策略的非侵入式工具。

发明内容