[发明专利]冠脉末端微血管阻力的计算方法及FFR的计算方法、系统

说明书

本发明涉及一种冠脉末端微血管阻力的计算方法及FFR的计算方法、系统，冠脉末端微血管阻力的计算方法包括以下步骤：首先基于医学图像建立冠脉树模型，确定心肌的体积，在冠脉树模型上增加多个侧枝血管，根据各个冠脉出口的半径确定各个冠脉出口的供血心肌的大小，进而通过不断进行交叉操作建立微循环血管模型，基于微循环血管模型和血常规数据，利用泊肃叶定理和法林效应计算各个冠脉出口的微循环阻力值。与现有技术相比，本发明在冠脉树模型上增加了侧枝血管，得到的冠脉树模型更加符合实际的生理情况，再通过建立微循环血管模型，准确的得到冠脉出口的微循环阻力值，根据微循环阻力值设置FFR计算中的边界条件，提高了FFR计算的准确度。

技术领域

本发明涉及人体生理学及血液动力学领域，尤其是涉及一种冠脉末端微血管阻力的计算方法及FFR的计算方法、系统。

背景技术

冠心病的主要病因是动脉硬化所致的冠脉狭窄。血流储备分数(FFR)指在冠状动脉存在狭窄病变的情况下，该血管所供心肌区域能获得的最大血流量与同一区域理论上正常情况下所能获得的最大血流量之比，可以简化为心肌最大充血状态下的狭窄远端冠状动脉内平均压(Pd)与冠状动脉口部主动脉平均压(Pa)的比值。FFR可表明冠脉狭窄病变对远端血流产生的影响，用于评估心肌是否缺血，FFR已经成为冠脉狭窄功能性评价的公认指标。

确定FFR的时候，需要基于心肌最大充血状态下的血流速度和冠状动脉口部主动脉平均压，通过不同的手段获取狭窄远端冠状动脉内平均压来计算FFR。目前，FFR的获取方式多为侵入式，风险较高，而且费用昂贵。为了解决上述问题，研究人员提出了结合冠脉CTA和计算流体力学(CFD)的FFR无创测量方式，如中国专利CN201611234903.1公开的一种应用计算流体力学(CFD)来模拟计算血流储备分数的系统和为血管树的计算流体力学CFD模型设置相应的入口边界条件和出口边界条件的方法。

冠脉CTA能准确评估冠脉狭窄程度，且能辨别管壁斑块性质，是一种无创、操作简单的诊断冠状动脉病变检查方法。假定血液为不可压缩的牛顿流体，血液流动可应用流体力学基本控制方程Navier-Stokes方程计算，根据CTA影像构建血管树模型，定义入口、出口和边界条件，再根据Navier-Stokes方程构建冠状动脉血流动力学模型，模拟并引入心输出、主动脉压力以及微循环阻力等生理学参数，计算FFR。

CTA影像结合计算流体力学(CFD)进行数值建模，计算得到的CTFFR结合了冠脉CTA和FFR的优势，可以从结构和功能两方面来评估冠状动脉狭窄，成为一种提供冠脉病变解剖学和功能学信息的崭新无创性检测体系。但是由于数值建模过程中冠脉末端的微循环阻力难以根据患者特性准确给出，使得数值模拟得到的CTFFR与实际测量的FFR存在一定的差异，这极大的限制了CTFFR的临床使用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种冠脉末端微血管阻力的计算方法及FFR的计算方法、系统，根据医学图像建立冠脉树模型后，在冠脉树模型上增加了侧枝血管，得到的冠脉树模型更加符合实际的生理情况，再通过不断进行分叉操作建立微循环血管模型，从而准确的得到冠脉出口的微循环阻力值，再根据微循环阻力值设置FFR计算中的边界条件，提高了FFR计算的准确度。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种冠脉末端微血管阻力的计算方法，包括以下步骤：

S1：获取血常规数据和心脏的医学图像，对医学图像进行分割和重建处理，得到冠脉树模型，所述冠脉树模型含有主动脉根部，基于冠脉树模型确定心肌的体积以及各个冠脉出口的半径；

S2：在冠脉树模型上增加多个侧枝血管，即增加多个冠脉出口；

S3：对于冠脉树模型上的N个冠脉出口，基于心肌的体积和每一个冠脉出口的半径，分别确定每一个冠脉出口的供血心肌的体积；

S4：基于冠脉出口的半径和冠脉出口的供血心肌的体积，生成微循环血管模型，具体过程如下：