[发明专利]无创计算冠状动脉狭窄的血液动力学指标的方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于医学图像数据对冠状动脉狭窄进行无创评价的方法和系统。从患者的医学图像数据中提取患者特定的冠状动脉解剖测量。基于患者特定的冠状动脉解剖测量计算表示冠状动脉的冠状循环的计算模型的患者特定的边界条件。使用冠状动脉的计算模型和患者特定的边界条件来模拟冠状循环的血流和血压，并且在冠状动脉的血流和血压的模拟过程中对冠脉自我调节进行建模。在模拟的心动周期中识别无波期，并基于无波期中的模拟血压值计算狭窄区域处的瞬时无波型比率(iFR)。

相关申请的交叉引用

本发明申请要求于2014年5月9日所提交的美国专利临时申请号61/990,775的优先权权益，其内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及冠状动脉狭窄的无创的功能评价，尤其是涉及根据医学图像数据和血流模拟进行冠状动脉狭窄的无创的功能评价。

背景技术

心血管疾病(CVD)是世界范围内的主要致死原因。在各种CVD中，冠状动脉疾病(CAD)占据这些死亡人数的近一半。尽管在医学成像和其他诊断方法上有了显著改进，CAD患者的早期发病率和死亡率的增长仍然较高。目前进行诊断和控制冠状狭窄的临床实践包括或者视觉上或者通过定量冠状血管造影术(QCA)对病变血管进行评价。这种评价向医生提供关于狭窄片段和载瘤动脉(parent vessel)的解剖上的概览，包括面积减小、损害长度和最窄管腔直径，但不提供该损伤对流过血管的血流的影响的功能评价。

已经提出瞬时无波型比率(iFR)作为把冠状动脉狭窄归为在血液动力上严重和不严重的一个指标。测量iFR通常需要在患者静息状态下将冠状压力导丝插入到狭窄血管中，在狭窄的近侧和远侧进行有创压力测量。然后将舒张无波期的狭窄远侧的平均压除以无波期的平均主动脉压来计算iFR。然而，使用压力进行有创压力测量涉及插入压力导丝到狭窄血管必然带来的与介入相关的风险，并且对于非常窄的狭窄，压力导丝可导致额外的压力降低。

发明内容

本发明提供一种对冠状动脉狭窄的血液动力学指标进行无创计算的方法和系统。本发明的实施方式提供一种在患者静息状态下获得的血管医疗图像得到的贯穿冠状动脉狭窄的压差以及根据压差得到的血液动力学指标的无创计算方法。本发明的实施方式从医疗图像计算狭窄的瞬时无波型比率(iFR)，而不需要将压力导丝插入到狭窄处。iFR和其他血液动力度量可以用来进行冠状动脉狭窄的功能评价。

在本发明的一个实施方式中，从患者的医学图像数据中提取患者特定的冠状动脉解剖测量。表示冠状动脉的冠状循环的计算模型的患者特定的边界条件基于患者特定的冠状动脉解剖测量计算。使用冠状动脉的计算模型和患者特定的边界条件来模拟冠状动脉的血流和血压，并且在冠状动脉的血流和血压的模拟过程中对冠脉自我调节进行建模。根据模拟的血流和血压计算冠状动脉的至少一个狭窄区域的血液动力学指标。在模拟冠状动脉的血流和血压中的至少一个模拟心动周期中识别无波期，该至少一个狭窄区域的血液动力学指标可以是基于在至少一个模拟心动周期中识别的无波期中的模拟血压值计算的瞬时无波型比率(iFR)。

本发明的这些和其他优点通过参考下面的详细描述及附图对本领域技术人员来说是显而易见的。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施方式的对冠状动脉狭窄的血液动力学指标进行无创计算的方法；

图2示出了根据本发明的一个实施方式的冠状动脉循环的一个计算模型；

图3示出了冠状循环自我调节；

图4示出了根据本发明的一个实施方式的在计算血流模拟中对冠状循环自我调节进行建模的算法；

图5示出了在冠状循环自我调节算法中使用的带有分支标志的示意性冠状动脉树；

图6示出了在静息状态下的一个心动周期过程中瞬时血压、血流速度和微脉管阻抗图中的无波期。