[发明专利]基于个性化冠状动脉分支血流量的FFRCT计算方法

摘要

基于个性化冠状动脉分支血流量的FFRCT计算方法，属于生物力学和血流动力学领域。先从临床上获得患者的心肌质量、心率和血压等生理参数，基于异速生长法则建立冠脉血流量计算的经验公式。基于患者冠脉CT图像重建出冠脉的三维几何模型并得到冠脉分支的血管体积和各分支管径，然后基于分支血管体积和泊肃叶定律获得各分支的分流比。结合患者的冠脉血流量和各分支的分流比计算得到冠脉各分支的血流量，并以此作为冠脉血流动力学计算的边界条件对患者冠脉FFRCT进行求解。本发明能够实现人体冠脉FFR的无创计算，个性化的冠脉流量边界可使仿真结果更加接近患者冠脉最大充血状态下真实的血流状态，从而提高冠脉FFRCT的计算准确率。

主权项

一种基于个性化冠状动脉分支血流量的FFRCT计算方法，冠状动脉分支血管体积，包括冠状动脉的左前降支LAD、左回旋支LCX和右冠状动脉RCA三大分支；其特征在于步骤如下：步骤一，最大充血状态下冠脉血流量计算的经验公式。Qcor=α(HR‾HR)(DPDP‾)Mmyo0.75]]>上式中Mmyo为患者的全心肌质量，即包含左、右室心肌质量及其他心肌细胞质量；HR为患者心率，为健康人群的心率均值；DP为患者舒张压，为健康人群的舒张压均值；α为一常值。相关临床研究表明，左室心肌质量ML约占全心肌质量的75％。医学统计分析得到健康人群的心率和舒张压均值分别为75次/min、85mmHg。同时，最大充血状态下，人体心肌血流量的平均水平为3.3～3.5mL/min/g。于是有Qcor=12(75HR)(DP85)(ML0.75)0.75]]>步骤二，基于冠脉分支血管体积的流量分配方法。研究表明，患者局部心肌质量与相对应的局部冠脉血管体积成正比，对应到冠脉三大分支即MLAD＝kVvessel LAD；MLCX＝kVvesselLCX；MRCA＝kVvesselRCA其中MLAD、MLCX、MRCA分别为LAD、LCX、RCA对应区域的心肌质量；Vvessel LAD、Vvessel LCX、Vvessel RCA分别为LAD、LCX、RCA的血管体积；k为一比例常数。同时，局部心肌体积与对应区域的冠脉血流量之间存在0.75的幂律关系，即有QLAD＝lMLAD0.75；QLCX＝lMLCX0.75；QRCA＝lMRCA0.75其中QLAD、QLCX、QRCA分别为LAD、LCX、RCA的血流量；l为一比例常数。由以上两式，推导得出下式QLAD＝lkVvessel LAD0.75；QLCX＝lkVvesselLCX0.75；QRCA＝lkVvessel RCA0.75即局部冠脉血流量与对应的冠脉血管体积之间存在0.75的幂律关系。得出LAD、LCX、RCA三大冠脉分支的分流比为QLAD:QLCX:QRCA＝Vvessel LAD0.75:Vvessel LCX0.75:Vvessel RCA0.75步骤三，三大冠脉分支的血流量的确定。全冠脉血流量为LAD、LCX、RCA分支血流量之和，即Qcor＝QLAD+QLCX+QRCA于是LAD、LCX、RCA分支血流量分别为QLAD=VvesselLAD0.75VvesselLAD0.75+VvesselLCX0.75+VvesselRCA0.75Qcor]]>QLCX=VvesselLCX0.75VvesselLAD0.75+VvesselLCX0.75+VvesselRCA0.75Qcor]]>QRCA=VvesselRCA0.75VvesselLAD0.75+VvesselLCX0.75+VvesselRCA0.75Qcor]]>步骤四，冠脉各分支出口流量的确定。由泊肃叶定律和血管能量耗散理论可知，理想状态下，一根血管内的流量与血管管径的3次方成正比，即Q=πd34λμ]]>其中，Q为血管内流量，d为血管直径，μ为血液动力粘度系数，λ为一比例常数，表示血管单位体积新陈代谢所耗的能量。设LAD各出口管径为a1,a2,......,an，LCX各出口管径为b1,b2,......,bm，RCA各出口管径为c1,c2,......,cs，于是LAD、LCX和RCA各出口流量为QLAD-j=QLADaj3Σi=1nai3]]>QLCX-j=QLCXbj3Σi=1mbi3]]>QRCA-j=QRCAcj3Σi=1sci3]]>以冠脉各出口的血流量作为计算的边界条件对患者冠脉FFRCT进行求解。基于患者冠脉CT图像重建出冠脉三维模型，将冠脉各出口流量作为边界条件，对冠脉三维模型进行血流动力学仿真计算，通过对结果后处理提取狭窄冠脉上游血压Pa和下游血压Pd，利用公式计算求得冠脉FFRCT值。