[发明专利]管腔建模方法及计算血管压力差的方法与系统

说明书

本发明提供了一种基于主支血管和边支血管参数的管腔建模及计算血管压力差的方法与系统，该系统包括：参数获取模块、管腔模型建立模块、血管压力差计算模块、结果显示模块。参数获取模块用于血管管腔的影像数据的获取以及血管段所能通过的最大平均血流速度的获取；管腔模型建立模块用于血管管腔几何模型、理想血管管腔几何模型的建立；血管压力差计算模块实现对血管压力差的快速计算；结果显示模块用于结果的显示。本发明利用主支血管和边支血管建立精准理想血管管腔几何模型，结合多尺度和血管偏心程度参数，实现了血管压力差的快速计算，能够在保证计算速度的同时有效提高计算准确率。

技术领域

本发明涉及应用于医疗器械领域，尤其涉及应用在基于影像数据快速准确计算血管压力差的方法及系统。

背景技术

血管狭窄会影响血流的正常供应。利用造影等成像手段，虽然可以显示出狭窄的严重程度，但是血管的功能性改变却无法得知。血管压力差指的是感兴趣血管段近端起点和远端终点之间的压力差值，是一个可以有效反应血管供血功能的参数。

然而，对血管压力差的测量却非常困难。通过压力传感器对血管进行有创侵入性压力测量不仅工作量大，而且存在着损伤血管的风险。通过三维或者二维定量血管造影获得感兴趣血管的几何模型，再对重建的血管几何模型进行计算机流体力学分析，可以得到相对准确的血管压力差数值，但是解复杂的流体力学方程需要大量的计算，耗费大量的时间，因此并非最佳方案。还有方法将血管狭窄的长度和狭窄率视为定值，这样的计算方法虽然简便，但是会降低计算结果的准确性，尤其是对弥漫性中度病变下狭窄长度和狭窄率的确定具有很大主观性。

目前通过对血管直径或横截面积等几何参数的变化计算血管压力差的方法存在着无法正确区分不同程度狭窄下几何参数改变对血流压力影响的缺陷。现有技术中，比较典型的计算血管压力差的方法有如下几类：

专利文献1：CN102905614A，公开了一种介入式计算测量血管狭窄的方法，包括，基于在血管的不同位置放置压力传感器(如压力导丝)和速度传感器，首先测量出血管中与待测定目标位置不同的第一位置、第二位置的多个压力值和速度值，然后根据压力变化的平方除以速度变化的平方确定该流体介质的波速度，并计算所述第一位置和第二位置的向前压力变化，即血管压力差。

专利文献2：CN 103829933 A，公开了另外一种介入方式检测血管腔狭窄的方法，包括，将两个压力传感(压力传感器1和压力传感器2)介入人体血管中，分别测量两个压力传感器的数值，根据这两个压力传感器测量数值的压力差，来判断这两个压力传感器之间是否出现血管狭窄。

专利文献3：CN201510901329，公开了一种血管压力差的计算方法，包括：接收一段血管的几何参数，该血管包括近端起点和远端终点，所述几何参数包括第一几何参数、第二几何参数和第三几何参数；以近端起点为参考点，基于所述几何参数和血管段上的点到参考点的距离，计算出理想血管管腔直径函数和几何参数差异函数。在不同尺度下对几何参数差异函数求导，得到多尺度差值导数函数。获得该血管段所能通过的最大平均血流速度，基于多尺度差值导数函数和最大平均血流速度，获得所述血管第一位置处的第二血流压力与近端起点处的第一血流压力之间的比值。

专利文献4：CN2017102843918，公开了一种血管压力差的计算方法，在专利文献3的基础上，引入了血管偏心程度的概念，并将血管偏心程度精确量化，结合到血管压力差的计算公式中，实现了在同一个血管存在不同管腔形状改变时的血管压力差的精确计算。

文献5：Kyung Eun Lee等人提出了一种基于光学相干断层成像图像的血管压力差计算方法，该方法结合了计算机流体力学分析和集中参数模型，可以较为准确的计算血管压力差及血流储备分数。

文献6：Jinyong Ha等人提出了一种利用计算机流体动力学方法的基于光学相干断层成像图像的血管压力差计算方法，可以达到88％的准确率。