[發(fā)明專利]計(jì)算血流儲備分?jǐn)?shù)的系統(tǒng)和設(shè)置邊界條件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711396887.0
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN108109698B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李育威;曹坤琳;尹游兵;王昕
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科亞方舟醫(yī)療科技股份有限公司
• 主分類號: G16H50/50
• 分類號: G16H50/50
• 代理公司: 北京金信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;夏東棟

本發(fā)明提供了一種計(jì)算血流儲備分?jǐn)?shù)的系統(tǒng)和設(shè)置邊界條件的方法。系統(tǒng)包括：血管樹模型生成模塊，獲取醫(yī)學(xué)圖像、執(zhí)行分割并重建個(gè)體的血管樹的幾何模型；計(jì)算網(wǎng)格生成模塊，為幾何模型生成計(jì)算網(wǎng)格，建立血管樹的CFD模型；邊界條件設(shè)置模塊，為血管樹的CFD模型設(shè)置相應(yīng)的入口和出口邊界條件；屬性設(shè)置模塊，設(shè)置血液的物理屬性以及流動方程；求解器，基于入口和出口邊界條件、所設(shè)置的物理屬性和流動方程，對血管樹的CFD模型進(jìn)行求解，以得到血管樹各處的流體參數(shù)；以及后處理模塊，對流體參數(shù)進(jìn)行后處理，以得到血流儲備分?jǐn)?shù)，入口和出口邊界條件均為個(gè)體特異性的。該系統(tǒng)和方法在確保模擬結(jié)果準(zhǔn)確度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了臨床可接受的計(jì)算時(shí)間。

本申請是申請日為2016年12月28日、申請?zhí)枮?01611234903.1且發(fā)明名稱為“應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)來模擬計(jì)算血流儲備分?jǐn)?shù)的系統(tǒng)和方法”的中國發(fā)明申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人體生理學(xué)及血液動力學(xué)的計(jì)算分析的系統(tǒng)和方法，更具體而言涉及一種應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)來模擬計(jì)算血流儲備分?jǐn)?shù)的系統(tǒng)，和為血管樹的計(jì)算流體力學(xué)(CFD)模型設(shè)置相應(yīng)的入口邊界條件和出口邊界條件的方法。

背景技術(shù)

冠心病主要病因是動脈硬化所致的冠脈狹窄。冠脈狹窄可引起冠脈血流量及其它血液動力學(xué)的重大改變，引起心肌相對和絕對缺血。冠脈造影及血管內(nèi)超聲均被認(rèn)為是診斷冠心病的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但它們只能對狹窄程度進(jìn)行影像學(xué)評價(jià)，而狹窄到底對遠(yuǎn)端血流產(chǎn)生了多大影響(功能評價(jià))卻不得而知。自1995年P(guān)ijls等人提出通過壓力測量推算冠脈血流的新指標(biāo)-血流儲備分?jǐn)?shù)(Fractional Flow Reserve，F(xiàn)FR)(Pijls NH,Van Gelder B,Van der Voort P,Peels K,Bracke FA,Bonnier HJ,El Gamal MI.Fractional flowreserve a useful index to evaluate the influence of an epicardial coronarystenosis on myocardial blood flow.Circulation.1995Dec 1；92(11):3183-93通過引用結(jié)合于此以供參考)，經(jīng)過長期的基礎(chǔ)及臨床研究，F(xiàn)FR已經(jīng)成為對冠脈狹窄功能性評價(jià)的“金標(biāo)準(zhǔn)”，以及冠狀動脈重建術(shù)不可或缺的指導(dǎo)性工具。

FFR作為有創(chuàng)測量(即侵入式測量)，不可避免地會帶有一定風(fēng)險(xiǎn)以及可能會對機(jī)體造成一定程度的創(chuàng)傷。隨著科技及研究水平的發(fā)展，尤其是醫(yī)療圖像成像及重建技術(shù)、計(jì)算流體力學(xué)、高性能計(jì)算等領(lǐng)域，數(shù)值模擬計(jì)算FFR(虛擬FFR)正成為一個(gè)快速發(fā)展的前沿方向。相比于有創(chuàng)FFR，虛擬FFR為無創(chuàng)測量。根據(jù)臨床試驗(yàn)對比，虛擬FFR在細(xì)致到病人個(gè)體的各個(gè)血管級別的尺度上，從準(zhǔn)確性、敏感性、特異性、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值上對心肌缺血的診斷具有非常高的能力，在與通過影像學(xué)評價(jià)的方法的對比上更顯優(yōu)越。

因?yàn)樘摂MFFR的無創(chuàng)、量化分析及診斷能力的優(yōu)越性，越來越多科研及商業(yè)機(jī)構(gòu)對該技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)及臨床研究。由于這是一個(gè)新興方向，各種相關(guān)的研究及改進(jìn)方法、方式均有涉獵，但總體可歸結(jié)為兩個(gè)大方向：1.醫(yī)療圖像的應(yīng)用及模型重建2.作為計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的準(zhǔn)確性的一個(gè)重要因素：符合人體生理學(xué)特征的邊界條件的研究及處理。目前主流的計(jì)算系統(tǒng)包括基于冠狀動脈計(jì)算機(jī)X射線斷層攝影血管造影術(shù)的FFR_CT，基于旋轉(zhuǎn)血管造影的vFFR,基于定量冠狀動脈造影及心肌梗死溶栓的FFR_QCA等。