[發明專利]冠狀動脈微循環血流動力學仿真分析方法及裝置

在審

• 申請號: 202210385802.3
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114677492A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 夏靈;劉海鵬;張鞠成;耿瓔昳;蔣峻;龔瑩嵐;蒲朝霞;褚永華;張馮江
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06N3/08;G16H50/50;G16H10/60;G16H30/20;A61B5/02;A61B6/03
• 代理公司: 北京鑫知翼知識產權代理事務所(普通合伙) 11984
• 代理人: 張云珠

本發明公開了一種冠狀動脈微循環血流動力學仿真分析方法及裝置，包括以下步驟：1)獲取對象的冠狀動脈CT血管造影圖像；2)基于對象特定的冠狀動脈CT血管造影圖像，進行冠狀動脈三維重建，得到對象相應的冠狀動脈三維幾何模型；3)對所述的冠狀動脈三維幾何模型進行網格劃分及邊界條件設定；4)實測冠狀動脈全部或部分分支IMR值，根據對象實測IMR值對上述邊界條件進行修正；5)對所述的冠狀動脈三維幾何模型進行血流動力學仿真分析，計算和可視化所述的冠狀動脈三維幾何模型的血流速度分布和壓力分布，實現對象整個冠狀動脈微循環系統全面展示。本發明將IMR值與計算流體力學相結合，降低了有創手術的醫療風險和手術成本。

技術領域

本發明涉及血流動力學仿真分析領域，具體地說是一種冠狀動脈微循環血流動力學仿真分析方法和系統。

背景技術

臨床上評估冠狀動脈微循環狀態的方法主要分為無創和有創兩類。無創評估主要是通過經胸多普勒超聲心動圖、單光子發射計算機斷層掃描、心肌磁共振成像等方法，但以上無創評估方法受操作者水平、設備分辨率及技術手段本身的影響較大，難以準確評估微循環狀態。

利用壓力導絲有創測量微循環阻力指數(Index ofMicrocirculatoryResistance,IMR)可以定量評估冠狀動脈微循環阻力，不易受血流動力學變化的影響，具有重復性好、特異性強、可靠性高等優點，成為臨床上評估冠脈微循環疾病的金標準。

目前臨床主要使用的壓力導絲離末端3cm處有壓力感受器和溫敏感受器，在導絲體部有另一溫敏感受器。導絲送達心外膜冠脈遠端，記錄壓力感受器讀數(Pd)。通過指引導管注射室溫生理鹽水，根據熱稀釋曲線記錄液體兩溫敏感受器之間的時間(T)，Pd與T的乘積即IMR。IMR測量操作較為復雜，臨床上一般僅測量某一支血管相應的IMR，即使測量多支血管的IMR，也難以對對象整個冠狀動脈微循環系統進行全面評估。

發明內容

有鑒于此，本發明針對上述現有技術存在的對整個冠狀動脈微循環系統狀態全面評估困難的問題，提供了一種冠狀動脈微循環血流動力學仿真分析方法及裝置。

第一方面，一種冠狀動脈微循環血流動力學仿真分析方法，包括以下步驟：

1)獲取對象的冠狀動脈CT血管造影圖像；

2)基于對象特定的冠狀動脈CT血管造影圖像，進行冠狀動脈三維重建，得到對象相應的冠狀動脈三維幾何模型；

3)對所述的冠狀動脈三維幾何模型進行網格劃分及邊界條件設定；

4)實測冠狀動脈全部或部分分支IMR值，根據對象實測IMR值對上述邊界條件進行修正；

5)對所述的冠狀動脈三維幾何模型進行血流動力學仿真分析，計算和可視化所述的冠狀動脈三維幾何模型的血流速度分布和壓力分布，實現對象整個冠狀動脈微循環系統全面展示。

采用以上方法，本發明與現有技術相比，具有以下優點：

(1)本發明將IMR值與計算流體力學相結合，通過邊界條件校正實現對對象特定的冠狀動脈微循環系統的血流動力學仿真；

(2)本發明采用的冠狀動脈血流動力學仿真方法，能直觀地表征冠狀動脈的流速和壓力分布，同時非侵入性地測量流速、壓力、冠脈血流儲備、壁剪切應力等血流動力學參數，降低了有創手術的醫療風險和手術成本；

(3)本發明實現的對象特定的冠狀動脈微循環系統的血流動力學模擬，將對解釋冠狀動脈微循環變化對血流流量、壓力、FFR等血流動力學參數的影響提供幫助，有利于從流體力學和冠脈生理角度研究冠狀動脈微循環障礙對心肌缺血的貢獻。