[发明专利]用于确定血流储备分数的装置和方法

说明书

本发明涉及用于一种用于确定血流储备分数的装置(26)和方法。出于该目的，提供了新的个性化充血边界条件模型。所述个性化充血边界条件模型被用于调节用于模拟人类对象的冠脉树(34)中的血流的参数模型。作为针对所述个性化充血边界条件模型的基础，使用了预定义充血边界条件模型，其表示经验导出的充血边界条件参数。然而，这些经验的充血边界条件参数对于在检查中的人类对象不是特异性的。为了实现对相应的预定义充血边界条件模型的特异性化，从人类对象的冠脉树的体积图像导出特异性人类对象特征。这些特征被用于调节预定义充血边界条件模型，从而得到个性化充血边界条件模型。作为效果，使用通过个性化充血边界条件模型调节的参数模型的流动模拟改善了流动模拟的性能，以便确定增强的血流储备分数。

技术领域

本发明涉及一种用于确定血流储备分数的装置，并且涉及一种用于确定血流储备分数的方法。

背景技术

心血管疾病是工业化世界中的死亡的首要原因。主要形式的心血管疾病由脂肪物质在供应心脏、大脑、肾脏和下肢的动脉的内组织层中的慢性积聚引起。进行性冠状动脉疾病限制到心脏的血流。由于缺少通过当前的非侵入式测试提供的准确信息，许多患者需要侵入式导管流程来评价冠脉血流。因此，存在对于量化人类冠状动脉中的血流以评价可能的冠状动脉疾病的功能意义的非侵入式方法的需求。对动脉容量的可靠评价因此对于解决患者需求的处置规划将是重要的。最近的研究已经证明，血流动力学特性，诸如血流储备分数(FFR)，是确定针对具有动脉疾病的患者的最佳处置的重要指示器。对血流储备分数的常规评价使用侵入式导管插入术来直接测量血流特性，诸如压力和流速。然而，这些侵入式测量技术对患者存在风险，并且对健康护理系统可以导致显著的成本。

血流储备分数是冠脉狭窄的功能严重性的指示器，其是根据优选在冠脉血管造影期间进行的压力测量而计算的并且被定义为在充血状况下(在狭窄后方的)远侧血压相对于(靠近孔口的)近侧压力(即，在病灶之后的压力与正常压力之间的比率)。换言之，血流储备分数表示与在假设不存在狭窄的情况下的最大流量相比的具体在存在狭窄的情况下的沿冠脉血管向下的最大流动。血流储备分数是在0与1之间的绝对数中的值，其中，0.5的血流储备分数指示给定狭窄引起血液压力的50％下降，其优选便于对狭窄程度的诊断。

计算机断层摄影动脉血管造影是一种用于对动脉血管进行可视化的计算机断层摄影技术。出于该目的，X射线的射束从辐射源穿过患者的身体中的感兴趣区域以获得投影图像。优选地，X射线从若干不同的角度穿过患者的身体以获得相应的投影图像，其然后由处理单元组装成表示患者的身体的感兴趣区域的三维图像。因此，计算机断层摄影冠脉血管造影是用于对冠状动脉疾病的评估的非侵入式技术。在冠状动脉疾病检测中的高阴性预测值将计算机断层摄影冠脉血管造影置于非侵入式技术的目的，以排除症候患者中具有低至中等预测试疾病可能性的冠状动脉疾病。然而，计算机断层摄影冠脉血管造影在评价冠脉病灶的血流动力学意义中受限制。根据计算机断层摄影冠脉血管造影评价血流动力学意义需要对冠脉的准确分割，以生成用于流动模拟的三维模型以及利用非图像脉管系统对界面进行建模的边界条件模型。尽管自动或半自动工具能用于根据计算机断层摄影冠脉血管造影图像数据生成冠脉树的三维模型，但是对边界条件的准确建模依然存在显著的挑战。

从US 2013/0246034 A1，已知利用以下框架来采集FFR，所述框架包括图像采集阶段、解剖建模阶段、血流模拟阶段以及FFR计算阶段。在所述图像采集阶段中，采集来自患者的非侵入式数据。所述血流模拟阶段使用该数据来构建冠状动脉的患者特异性模型。然后，对冠状动脉中的血流进行模拟。充血边界条件是基于该模拟来建模的。