[发明专利]确定心脏介入治疗后血液动力功能不全的风险的系统和方法

说明书

一种用于预测由经导管心脏治疗引起的血液动力功能不全的量值的方法和系统。所述方法包括提供代表心脏区域的患者特异解剖模型和代表心脏植入体的三维表征的植入体模型。所述方法包括虚拟地将植入体模型部署到患者特异解剖模型中。由于植入体模型的部署而引起的患者特异解剖模型的变形被计算得出。从虚拟部署的植入体模型和变形的患者特异解剖模型确定血液动力功能不全的量值。

技术领域

本发明涉及经导管结构心脏介入治疗的手术前计划领域，例如像瓣膜植入和/或修复这样的瓣膜治疗。更具体的，本发明涉及在手术前预测经导管瓣膜治疗后患者产生血液动力功能不全的风险。

背景技术

心脏的左心室将血液经主动脉瓣膜泵入到主动脉中。当主动脉瓣膜由于瓣叶钙化、变厚和变硬不能完全打开时，产生主动脉(瓣膜)狭窄的病症，结果导致从心脏流入体循环的血流减少。主动脉狭窄主要出现在年纪大的人群中，在65岁以上人群中患病率在1.3％以上，在85岁以上人群中患病率在4％以上。如今其在西方世界已成为最常见的心脏瓣膜疾病之一，而且其患病率在老年人中不断增加。

传统的主动脉狭窄治疗是外科主动脉瓣膜置换术(SAVR)，其目的在于用植入的瓣膜再现原生瓣膜的精确功能。这种侵入性的手术需要完全麻醉，胸骨切开术(心脏切开手术)和心肺分流术(泵入血浆并用外部机器充氧)，并且伴随有在65岁以上老年患者中大约6％的住院死亡率。此外，患有严重主动脉狭窄的患者中至少有三分之一由于手术伴随风险过高而拒绝瓣膜手术治疗。

经导管主动脉瓣膜植入术(TAVI)或经导管主动脉瓣膜置换术(TAVR)是一种用于治疗主动脉狭窄的微创手术：(1)瓣膜(例如由缝合在金属支架上的猪心包制成的要造生物瓣膜)被卷曲置入导管中，(2)导管被插入，例如，股动脉中，(3)沿主动脉向上游推动到主动脉瓣环并且(4)新的瓣膜被放置到有病症的原生瓣膜中。使用可以在例如80分钟之内完成的微创介入治疗(无需心脏切开手术或心肺分流术)，TAVI具有治疗高风险患者并取代SAVR的潜能。TAVI的主要并发症是血管损伤、中风、心脏损伤(心脏传导阻滞、冠状动脉阻塞、心脏穿孔)、主动脉回流、心脏传导异常和瓣膜异位。精确的手术前计划对于选择最佳装置尺寸并预测潜在困难是至关重要的。

减少瓣膜植入体的尺寸会导致瓣周主动脉回流，而增大尺寸会导致主动脉环破裂或植入体表现次优功能(例如：中央回流)或传导紊乱或者冠状动脉阻塞。目前可用的计划工具(飞利浦、西门子、派医疗、Paeion)提供进入患者体内的检查并且可以，例如，用于确定主动脉环的尺寸，或者测量瓣膜平面与冠状动脉口之间的距离。这些工具的一个问题是它们不能提供某个植入体装置和特定患者人体之间的相互作用的手术前检测，从而也不能用于预测诸如回流的并发症。这种检测对于介入心脏病医生来说是非常重要的。

文件US2011/0153286A1公开了一种虚拟经皮瓣膜植入的方法和系统。在该申请的一个实施例中基于3D心脏医学图像数据估算出了心脏瓣膜的患者特异解剖模型。代表瓣膜植入体的植入体模型被虚拟地放置到心脏瓣膜的患者特异解剖模型中。可保持植入体模型资料库，其中每一个模型对相应的瓣膜植入体的几何特性进行建模。资料库中保持的植入体模型可以被虚拟的放置到心脏瓣膜的患者特异解剖模型中从而在可植入体模型中选择一个用于经皮瓣膜植入手术。

US2011/0153286A1没有提供患者特异主动脉根、升主动脉和主动脉瓣膜小叶的机械特性以及它们与瓣膜植入体放置之间的相互作用的预测。该文件也未考虑主动脉瓣膜小叶钙化。还未提供被放置到主动脉瓣膜中的植入体的血液动力表现的研究方法。气球膨胀装置的展开是基于金属的永久塑性变形，因此无法建模。需要获得更精确的瓣膜尺寸和位置。问题在于主动脉环不是圆环，主动脉环会发生变形并且钙化沉积物会使得瓣膜支架变形。另一个问题是TAVI后通过计算机断层(CT)成像显现出的主动脉根会发生形状和尺寸的变化。并且经导管主动脉瓣膜(TAV)支架框架的几何尺寸会受到主动脉根的硬度、钙化区域硬度和装置实际位置的影响。