[发明专利]精确诊断冠状动脉粥样硬化的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种精确诊断冠状动脉粥样硬化的方法以及相应设备。特别是，本发明首先通过“比例定律CT诊断法”排除无弥漫性冠状动脉粥样硬化的患者，然后对无法排除的患者，建议患者用“斑块负荷诊断仪”精确介入测量病变冠脉血管的血管壁增厚和斑块负荷。

背景技术

中国科技发展的重点领域之一为:“开发心脑血管病、肿瘤等重大疾病早期预警和诊断、疾病危险因素早期干预等关键技术，研究规范化、个性化和综合治疗关键技术与方案。”急性冠脉综合征可导致心肌梗死，甚至心脏猝死（在中国，每年有超过100万人被急性心肌梗死夺去生命，潜在患者远远超过1000万人）。急性冠脉综合征的病理基础是冠状动脉内不稳定粥样斑块的存在，继而发生了痉挛、破裂、出血和血栓形成。不稳定粥样斑块多为弥漫性的，破裂多发生在动脉狭窄<50%的区域，进而导致心肌缺血和梗死。现阶段血管造影术是诊断冠状动脉狭窄的“黄金标准”，但是在弥漫性冠状动脉病变的诊断方面，由于缺少正常参考血管，血管造影术会造成大比例的误诊。在临床应用上，血管内超声（IVUS）是诊断弥漫性冠状动脉病变的“黄金标准”，但它是一种介入测量手段，需要介入手术，并且诊断昂贵（一根一次性的超声导管大约1.5万元人民币，外加不菲的手术费用）。另外，现阶段血管内超声技术被国外公司所垄断，中国无能力生产同类型的产品。中国医疗事业的发展迫切需要一种测量方法、以及与之配套的设备来诊断弥漫性冠状动脉病变，并且该方法和设备需要满足诊断结果精确度高、操作简单、安全度高、医疗费用便宜等特性，从而改善和提高人民的健康指数。

发明内容

本发明的主要目的是在冠状动脉粥样硬化诊断过程中，首先用“比例定律CT诊断法”进行筛选，然后用“斑块负荷诊断仪”精确诊断和定位粥样斑块，确保共同诊断的费用类似于心血管造影的费用、更远低于现有的血管内超声介入测量的费用。

“比例定律CT诊断方法”可用于筛选和排除弥漫性冠状动脉疾病，其构成包括：CT重构程序、比例定律程序、弥漫性冠状动脉粥样硬化的诊断标准。例如，通过年度体检，患者将接受冠状动脉CT血管造影。患者的冠状动脉CT血管造影结果将被存储为DICOM文件。如图1所示，“比例定律CT诊断法”中的CT重构程序将导入DICOM文件，然后用串行区域分割技术对CT图像进行分割，从而生成血管。串行区域分割技术的特点为整个处理过程可以分解为顺序的多个步骤依次进行，一般可分为：区域生长（从某个像素出发，按照一定的准则，逐步加入邻近像素，当满足一定的条件时，区域生长终止）和分裂合并（从整个图像出发，不断分裂得到各个子区域，然后再把前景区域合并，实现目标的提取）。在串行区域内求导，确定血管的轮廓线。对比血管两侧的轮廓线，确定其法线方向，然后计算血管中心线。最后，提取三维动脉树的形态学参数（每根血管的横截面积-CSA、长度-L、体积-V，以及血管与血管之间的连接方式），以及存储这些参数为数据文件。

如图2所示，比例定律需要首先确定一颗树的干冠单元（stem-crown unit）。在一棵树里，选取除树末梢外的任意一个分支定义为一个干冠单元的干（stem），这个干和干的下游所有分支的总和定义为一个干冠单元的冠（crown）。显然一棵树包含很多的干冠单元（除树末梢外的任意一个分支和其下游所有分支均可构成一个干冠单元）。如图3所示，“比例定律CT诊断法”中的比例定律程序将导入由CT重构程序生成的三维冠状动脉树的形态学参数（每根血管的横截面积-CSA、长度-L、体积-V，以及血管与血管之间的连接方式），然后创建心表冠状动脉树，确定该动脉树的所有干冠单元，通过积分的方法计算出心表冠状动脉树中每一个干冠单元的冠长（                                                ）和冠体（），其中：冠长定义为一个干冠单元中所有血管的长度总和，冠体定义为一个干冠单元中所有血管的体积总和。一棵树的所有干冠单元将遵循几个比例定律。其中：长度-体积比例定律定义为，其中：为长度-体积比例定律的系数。最后，比例定律程序将确定和输出长度-体积比例定律的系数，。如果，可确定患者无弥漫性冠状动脉粥样硬化。如果，建议患者进一步用“斑块负荷诊断仪”精确介入测量冠状动脉的血管壁增厚和斑块负荷情况。