[發明專利]確定流體動力學特征值的裝置和方法

有效

• 申請號: 201710137808.8
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN107174264B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: K.克林根貝克;T.雷德爾;M.朔伊林;M.維茨
• 申請（專利權）人: 西門子保健有限責任公司
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 侯宇

技術領域

本發明涉及一種用于確定在具有多個系列狹窄的血管段中的狹窄的至少一個單獨的流體動力學特征值的方法和裝置。作為流體動力學特征值例如可以確定血流儲備分數(FFR)。

背景技術

狹窄表示身體血管的變窄。在血管的情況下，血流、換句話說，血流動力學，受到狹窄的損害。系列狹窄是在身體血管中在上游或下游彼此前后存在的幾個狹窄。如果醫生想要治療這種狹窄，那么他們將優選從最有影響或最顯著的狹窄開始。例如，狹窄區域中的血管可以通過支架被支撐或加寬。今天，例如通過壓力絲的侵入性FFR測量是在評估狹窄的血液動力學顯著性方面的標準。如果在血管部分或血管段中存在兩個或更多個系列狹窄，雖然可以侵入地測量整體FFR值，換句話說，總值，但是每個單個狹窄的單獨的FFR值的測量是不可能的或需要非常大的附加測量努力。

然而，在幾個相繼狹窄的情況下對于臨床決策重要的問題是各個狹窄的單獨的FFR值的問題。

代替侵入性FFR測量，也可以執行所謂的虛擬FFR測量，其基于幾何信息非侵入地確定FFR值，所述幾何信息例如可以從多個血管造影圖像獲取。為此目的，從現有技術已知CFD(計算流體動力學)的方法。

發明內容

本發明的任務是，確定身體脈管中的具有多個連續狹窄的至少一個狹窄的單獨的流體動力學特征值。

本發明提供了一種用于確定具有多個連續狹窄的身體脈管的血管段中的各狹窄的至少一個單獨的流體特征值的方法。身體脈管可以例如是血管。按照該方法，從血管造影記錄裝置接收血管段的血管造影圖像數據。記錄裝置可以例如是血管造影系統或CT系統(CT-計算機斷層攝影)?；谘茉煊皥D像數據，通過分析裝置確定血管段的幾何數據，并且綜合以形成血管段的段模型。因此，該段模型描述了血管段沿其縱向延伸的下游或上游的幾何形狀或尺寸。通過這種方式，也對狹窄，換句話說，血管段中的變窄成像。

為了現在能夠確定各個狹窄的單獨流體動力學特征值，根據本發明的方法如下。使用劃分裝置，在段模型中，借助于預定的劃分標準來確定至少一個劃分點。每個劃分點位于兩個狹窄之間。由劃分標準確定，幾何數據必須具有哪些屬性，以便識別或接受劃分點。因此，劃分標準指定了為了沿著段模型的點被識別為劃分點而必須存在的幾何條件。段模型在所述至少一個劃分點處被分別細分為子段模型。與上游劃分點相鄰的部分構成一個子段模型，并且與下游劃分點相鄰的部分構成另一個子段模型。這里應當注意，段模型不必改變，因為由劃分點僅確定，兩個子段模型之間的過渡布置在何處。每個子段模型包含至少一個狹窄。通過劃分標準，可以確保在所得到的段模型的劃分中每個子段模型包含單個狹窄。

然后，通過模擬裝置對于至少一個子段模型，基于該子段模型的相應幾何數據，確定相應的流體動力特征值。由劃分點確定，來自段模型的哪些幾何數據作為該子段模型的幾何數據用于確定流體動力特征值。忽略任何其他子段模型的相應幾何數據。

因此，每個子段模型允許或使得能夠個別地計算流體動力學特征值、例如FFR值，其中僅使用來自相應建模的子段的幾何性質。在分離點或劃分點處提供邊界條件，該邊界條件會在無狹窄血管路徑的情況下在這些劃分點處存在。

本發明具有以下優點：可以以很小的努力計算單獨的流體動力學特征值，因為基于整個血管段的完成的段模型，只需要確定劃分點處的如通過健康的、換句話說，無狹窄的血管產生的邊界條件。段模型本身不必修改。相反，只需要使用段模型的一部分、換句話說，對應于包含狹窄的子段的縱向段，并且由劃分點劃分或識別。

本發明還包括具有產生附加優點的特征的可選改進方案。

根據一個改進方案，在劃分點處的段模型不是簡單地截斷，而是可以在每個劃分點處例如通過虛擬的、無狹窄的插值血管路徑的幾何數據補充子段模型。因此，健康血管的插值可以在相應子段模型的入口和至少一個出口處進行。

按照一種改進方案，段模型將血管段模擬為3D模型。例如，在血管造影圖像數據的情況下，這例如可以借助于反投影以X射線投影或一般投影的形式形成。3D模型可以例如基于所謂的體素(體積元素)。這種3D模型具有可以執行流體流(例如血流)的完全物理模擬的優點。

作為這樣的3D模型的替換，根據一個改進方案，段模型將血管段描述為血管段的至少一個幾何屬性的屬性值的相應的位置相關的路徑。因此，不是三維地模擬血管片段，而是僅僅從血管造影圖像數據中作為位置函數確定或提取所提取的特征、即與特征值相關的幾何屬性。這具有免除對三維結構的復雜分析的需要的優點。特別地，也可以由此將屬性值按功能性分配給流體動力特征值。