[发明专利]基于心肌血流量和CT图像的冠状动脉血流储备分数计算方法

权利要求书

1.一种基于心肌血流量和CT图像的冠状动脉血流储备分数计算方法的计算机装置，其特征在于，包括执行以下步骤：

S01：对心脏CT图像进行分割，通过形态学操作得到心脏图像，对该心脏图像进行直方图分析得到心室心房图像，通过心脏图像与心室心房图像做差得到心肌图像，确定心肌体积；

S02：对主动脉图像进行处理得到全主动脉互补图像，进行区域生长，得到含有冠状动脉口的主动脉图像，根据含有冠状动脉口的主动脉图像与全主动脉互补图像，得到含有冠状动脉口的图像，确定冠状动脉口；

S03：在心肌图像上以冠状动脉口为种子点，通过区域生长提取冠状动脉，计算冠状动脉的平均灰度和平均方差，根据冠脉灰度分布，沿着冠状动脉方向提取冠脉树；

S04：将冠状动脉图像进行二值化，绘制等值面图像，得到冠状动脉三维网格图像；

S05：计算得到最大充血态下的冠脉入口处的总流量Q_total＝心肌体积×心肌血流量×CFR，CFR为冠状动脉血流储备；

S06：计算充血态下的血流速度V₁；

所述步骤S06包括：

S61：基于流量体积标度律和心脏CT三维重建的心表冠状动脉树，确定树内任意一根血管内的血流量Q＝Q_total×(V/V_total)^3/4，其中，V_total是心脏CT三维重建的所有心表冠状动脉的血体之和，V是心表冠状动脉树内任意一根血管及其下游血管中的血体之和；

S62：基于流量体积标度律和心脏CT三维重建的心表冠状动脉树，确定树内任意一根血管内的血流速度V₁＝Q/D，其中，D是该血管的平均直径；

S07：将V₁作为冠脉狭窄血管的入口流速，计算冠脉入口到冠脉狭窄远端的压力降ΔP，狭窄远端冠状动脉内平均压P_d＝P_a-ΔP，其中，P_a是主动脉平均压，得到血流储备分数FFR＝P_d/P_a；

所述步骤S07具体包括：

对血管三维网格进行求解，用数值法求解连续性和Navier-Stokes方程：

其中，P，ρ，μ分别为流速、压力、血流密度、血流粘性；

入口边界条件为：最大充血态下的冠脉狭窄血管的入口流速V₁；

通过三维计算流体力学计算每个冠脉狭窄的压力降ΔP₁、ΔP₂、ΔP₃…，冠脉入口到冠脉狭窄远端的压力降ΔP＝∑ΔP_i(i＝1,2,3…)，狭窄远端冠状动脉内平均压P_d＝P_a-ΔP，其中，P_a是主动脉平均。

2.根据权利要求1所述的基于心肌血流量和CT图像的冠状动脉血流储备分数计算方法的计算机装置，其特征在于，所述步骤S02中得到含有冠状动脉口的图像后，对含有冠状动脉口的图像进行连通域分析，用不同的灰度标签标识各个连通域，确定冠状动脉口。

3.根据权利要求1所述的基于心肌血流量和CT图像的冠状动脉血流储备分数计算方法的计算机装置，其特征在于，所述步骤S02中，在心脏图像上，利用主动脉截面成圆形的特征，提取升主动脉及中心线，得到主动脉图像。

4.根据权利要求1所述的基于心肌血流量和CT图像的冠状动脉血流储备分数计算方法的计算机装置，其特征在于，所述步骤S04中冠状动脉图像二值化，包括：

遍历冠状动脉图像V1中的体素，如果体素像素等于0，则该像素值不变；如果不等于0，则将像素值设为1，得到一个新的数据V2。

5.根据权利要求1所述的基于心肌血流量和CT图像的冠状动脉血流储备分数计算方法的计算机装置，其特征在于，所述步骤S05中通过心脏超声(MCE)或者单光子发射计算机断层成像术(SPECT)或者正电子发射断层成像术(PET)或者心脏核磁(MRI)或者CT灌流，确定静息态心肌血流量和冠状动脉血流储备(CFR)。