[發明專利]一種冠狀動脈微循環檢測及冠脈分析系統

在審

• 申請號: 202110606383.7
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113487535A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 黃進宇;童國新;朱大榮;高貝貝;周亮;謝劍昶;徐鵬;黃徐瑞;吳奕派
• 申請（專利權）人: 杭州市第一人民醫院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T17/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 浙江和納律師事務所 33314
• 代理人: 鄭重

1.一種冠狀動脈微循環檢測及冠脈分析系統，包括：數據收集裝置，三維建模裝置，數學模型構建計算模塊，其特征在于：

所述數據收集裝置，包括冠脈造影設備，壓力導絲測量設備，CTA掃描設備和CT-MPI心肌動態灌注掃描設備，從冠脈造影設備中獲取血管造影圖像數據；在冠脈造影后，使用壓力導絲結合溫度稀釋法開始測量收集冠脈數據，壓力導絲軸測得在氯化鈉液流入冠狀動脈口時的第一條觸發的溫度曲線；然后壓力導絲軸測得當氯化鈉液流至導絲頭端感受器時的第二條觸發的溫度曲線，兩條曲線觸發的時間差為平均傳導時間Tmn，同時測得靜息及充血狀態時的Pa和冠狀動脈狹窄遠端的壓力P，多次測量；在從冠狀動脈CTA掃描和CT-MPI心肌動態灌注掃描中提取三維圖像數據，心肌動態灌注掃描在冠脈掃描后5min進行；

所述三維建模裝置包括具有VR彩圖、血管樹和MIP血管分析功能的中央處理器，對右冠狀動脈RCA、左冠狀動脈前降支LAD及左冠狀動脈回旋支CX行管腔狹窄狀況分析評估，所述中央處理器具有三維全卷積神經網絡，利用冠狀動脈在多影像層的連通特性，采用非結構網格加密與放粗技術，同時還利用多水平型區域分解技術來保證子區域的平衡性，精準構建冠狀動脈三維幾何結構；

所述數學模型構建計算模塊，在三維幾何機構精準構建的基礎上，根據流體的雷諾數判斷流體的流態，對于雷諾數較大的情況，采用湍流模型，用大渦模擬方法對流場內的不同尺度漩渦進行濾波分類，直接計算的方法處理大渦；對小54渦則采用近似模型來計算；針對固體，根據物質的具體性質選取需要的應力張量，簡化模型中，應變張量被設為關于位移的一個線性函數,對所有最終數據采用NKS算法對大規模的稀疏線性或非線性系統進行求解；

其中，計算無創的CT-IMR，計算公式如下：

式中：Q為上述步驟計算得出的的心肌血流量，FFR_myo＝P_d/P_a，P_d和P_a可以通過計算流體方法無創獲得，Tmn表示熱稀釋曲線記錄液體兩溫敏感受器之間的時間，它與血流速度呈反比，即V＝L/Tmn，V表示冠脈血流平均速度，L表示兩溫敏感受器之間的距離，r為血管的半徑。

2.根據權利要求1所述的一種冠狀動脈微循環檢測及冠脈分析系統，其特征在于，所述壓力導絲測量連續操作測量3次，得到平均傳導時間bTmn，記錄靜息及充血狀態時的Pa和冠狀動脈狹窄遠端的壓力Pd、FFR及CFR值，FFR_myo＝P_d/P_a，IMR計算方式為：當冠狀動脈輕中度狹窄、血流儲備分數FFR＞0.80時，使用簡化公式：IMR＝Pd*Tmn；當冠狀動脈重度狹窄、FFR≤0.80,IMR＝Pa*Tmn[(Pd-Pw)/(Pa-Pw)，其中Pw表示冠狀動脈楔壓。

計算心肌血流量Q和血容量，采用拉格朗日歐拉方法Arbitrary Lagrangian-Eulerian、間斷Discontinuous Galerkin有限元方法和基于Lagrange乘子的新型方法，處理流體、固體以及流固耦合方程，采用NKS算法對大規模的稀疏線性或非線性系統進行計算心肌血流量Q。

3.根據權利要求1所述的一種冠狀動脈微循環檢測及冠脈分析系統，其特征在于，所述數據收集裝置中：計算左室壁厚度、曲率和體積，心臟CT圖像中出現左室腔造影劑峰值不透明時，采用心內與心外膜表面垂直線法測定心肌室壁厚度T，多次測量取平均值，通過擬合心內膜表面的圓弧計算出該點的心室壁曲率R，并計算左室體積，室壁厚度T與曲率半徑R的比值為左室壁壓力指數σ。

4.根據權利要求1所述的一種冠狀動脈微循環檢測及冠脈分析系統，其特征在于，所述血流模擬問題使用非線性彈性理論。在圖像后處理中：從負荷灌注掃描每個斷面獲取10～15幅不同時間點的圖像信息，將數據調入處理軟件，在“Body PVCT”中選取Myocardial進行灌注分析，得到心臟三維彩圖，圖像的評價依據AHA心肌17節段模型，在長軸位和短軸位上同時評估，與周圍組織相比出現的低灌注區視為缺血區，并在心臟彩圖上測量每一節段的心肌血流值。