[发明专利]用于血管血流模式分析的方法

说明书

相关申请的相交引用

本申请要求在2011年7月25日以Daphne Yu、Wei Li和Feng Qiu的名义提交的题为“Quantitative Plots for Vascular Flow Pattern Analysis”的临时美国专利申请序号61/511,249的权益，其公开也被通过引用结合到本文中。

技术领域

本发明一般地涉及血管血流。更特别地，本发明涉及血管血流模式（pattern）的可视化和量化。

背景技术

可以基于由诸如计算机断层成像（CT）的3D医学图像构造的血管结构模型从计算机流体动力学模拟来获得用于病人的血管血流信息。还可以使用诸如磁共振（MR）成像的某些医学成像模态直接从实际病人获取流信息。在任一种情况下，所模拟或获取的数据是4D矢量流场（随时间推移的3D），其在传统上被显示为动画箭头或其它图符形状，可选地具有色彩映射以表示诸如流动的速度量值的简单导出的标量值。替换地，将速度量值可视化成表面上的映射色值。在图1a和1b的血管中示出了此类技术的示例。

这些技术对流动的总体印象的可视化有用，但在传送例如关于流动的量和流动紊流的速度或关于子区域内的封闭流动模式的更多信息方面受到限制。具有一种用以特别是以定量数据图的形式来计算并显示这些附加流信息的方法将是有利的。可以包括例如多种2D图的这样生成的图容易理解且更重要的是对量化附加流信息有用。并且，这样生成的图将允许用户基于绘制的信息来进一步选择血管子区域或总时间的子集以进一步探索感兴趣的更细的血流模式。

发明内容

用本发明的实施例消除了上述问题，本发明的实施例提供了一种获得血管血流的信息的方法，包括：获得血管感兴趣区域中的血流的可视化数据；减少血流的可视化数据的维度；以及分解减少的可视化数据以获得血流的可视化数据的定量表示。该获得步骤可以包括获得将血流表示为时间步长序列的一系列3D流数据。该减少步骤可以包括在血管感兴趣区域内构造坐标参考系并相对于该坐标参考系来显示数据。血流的可视化数据的定量表示可以包括定量数据图。在这种情况下，血流的可视化数据可以包括血流的3D可视化数据且定量数据图可以包括定量2D数据图。

本发明的另一实施例提供了一种用于病人血管系统的血管血流模式的可视化和量化的方法，包括：根据病人血管系统的血管图像来定义病人血管系统的感兴趣区域；提取感兴趣区域的中心线；计算感兴趣区域中的血流的模拟参数；沿着感兴趣区域中的提取的中心线提取相交平面；根据感兴趣区域中的血流的所计算的模拟参数来计算流线或迹线；以及使流线或迹线与相交平面的相交点可视化。血管图像可以是模拟数据或从成像扫描仪获取的数据。该定义步骤可以包括指定用于病人血管系统的感兴趣区域的流体进口和流体出口。并且，该定义步骤可以包括定义与感兴趣区域的其余部分分开的病人血管系统的感兴趣区域内的不规则区域。在这种情况下，提取中心线步骤可以包括将不规则区域从中心线的提取排除。

提取相交平面步骤可以包括以指定的距离间隔对提取的中心线进行采样以便定义相交平面。在这种情况下，可以将每个相交平面定义为在相应采样位置处垂直于相应中心线切线。并且，提取相交平面步骤可以包括定义用于每个相交平面的坐标参考系。该坐标参考系可以包括极坐标参考系。定义坐标参考系步骤可以包括使用于相应相交平面的坐标参考系的轴与用于相邻相交平面的坐标参考系的每个对应轴之间的角度最小化。并且，定义坐标参考系步骤可以包括将参考坐标系的标度归一化成从提取的中心线至每个相交平面上的感兴趣区域的血管表面的最大距离。

定义不规则区域的步骤可以包括从感兴趣区域提取不规则区域；构造用于不规则区域的柱面或球面坐标参考系；以及沿着柱面坐标参考系的z轴或沿着球面坐标参考系的所选旋转轴来构造相交平面。在这种情况下，构造相交平面步骤可以包括将球面坐标参考系的径向距离的标度归一化成至每个相交平面上的不规则区域的表面的最大球面中心，或将柱面坐标参考系的径向距离的标度归一化成至每个相交平面上的不规则区域的表面的最大柱面中心。

计算流线或迹线步骤可以包括测量流线或迹线与沿着感兴趣区中的提取的中心线的相交平面的相交点的参数。并且，计算流线或迹线步骤可以包括测量流线或迹线与沿着感兴趣区域中的提取的中心线的相交平面以及与不规则区域中的相交平面的相交点的参数。并且，计算流线或迹线步骤可以包括从感兴趣区域中的特定子区域选择用于计算流线或迹线的数据源。并且，计算流线或迹线步骤可以包括选择用于感兴趣区域的流体进口上的相应空间区域作为用于流线或迹线的源。