专利汇可以提供非侵入性冠状动脉病评估的方法和系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种非侵入性患者特定的 冠状动脉 病评估的方法和系统。从医学图像数据产生冠状动脉的解剖学模型。基于医学图像数据中 造影剂 传播的时间空间表示来估计冠状动脉中血液的速度。在冠状动脉的解剖学模型中采用计算 流体 动 力 学(CFD)模拟来模拟血液流动,所述 计算流体动力学 采用冠状动脉中血液的所估计的速度作为边界条件。,下面是非侵入性冠状动脉病评估的方法和系统专利的具体信息内容。
1.一种用于基于医学图像数据非侵入性评估冠状动脉病的方法,包括:
从医学图像数据中产生冠状动脉的解剖学模型;
基于医学图像数据中造影剂传播的时间空间表示估计冠状动脉中血液的速度;和采用计算流体动力学(CFD)模拟来模拟冠状动脉的解剖学模型中的血液流动,该计算流体动力学模拟采用冠状动脉中血液的所估计的速度作为边界条件。
2.根据权利要求1所述的方法,其中医学图像数据包括四维医学图像数据,并且从医学图像数据产生冠状动脉的解剖学模型的步骤包括:
从四维医学图像数据产生冠状动脉的四维解剖学模型。
3.根据权利要求2所述的方法,其中从四维医学图像数据产生冠状动脉的四维解剖学模型的步骤包括:
在四维医学图像数据的多个帧中的每一个中分割感兴趣的冠状动脉;和
在四维医学图像数据的多个帧中的每一个中产生所分割的感兴趣的冠状动脉的三维模型。
4.根据权利要求1所述的方法,其中基于医学图像数据中造影剂传播的时间空间表示估计冠状动脉中血液的速度的步骤包括:
基于从医学图像数据提取的时间强度曲线来产生造影剂传播的时间空间表示;和估计造影剂传播的时间空间表示的斜率。
5.根据权利要求4所述的方法,其中基于从医学图像数据提取的时间强度曲线来产生造影剂传播的时间空间表示的步骤包括:
在冠状动脉长度上随时间映射医学图像数据中的点的反向强度大小。
6.根据权利要求1所述的方法,其中采用计算流体动力学(CFD)模拟来模拟冠状动脉的解剖学模型中的血液流动的步骤,该计算流体动力学模拟采用冠状动脉中血液的所估计的速度作为边界条件,包括:
解纳维叶-斯托克斯方程,其由具有所估计的血液速度作为入口速度边界条件的冠状动脉的解剖学模型所约束。
7.根据权利要求1所述的方法,其中采用计算流体动力学(CFD)模拟来模拟冠状动脉的解剖学模型中的血液流动的步骤,该计算流体动力学模拟采用冠状动脉中血液的所估计的速度作为边界条件,包括:
在冠状动脉上随时间模拟压力和速度值。
8.根据权利要求1所述的方法,还包括:
基于CFD模拟计算一个或多个血液动力学参数。
9.根据权利要求8所述的方法,其中一个或多个血液动力学参数包括流动速率、压力降以及壁剪切应力中的至少一个。
10.根据权利要求8所述的方法,其中一个或多个血液动力学参数包括冠状动脉血流储备(CFR)以及血流储备分数(FFR)中的至少一个。
11.一种用于基于医学图像数据非侵入性评估冠状动脉病的设备,包括:
用于从医学图像数据中产生冠状动脉的解剖学模型的装置;
用于基于医学图像数据中造影剂传播的时间空间表示估计冠状动脉中血液的速度的装置;和
用于采用计算流体动力学(CFD)模拟来模拟冠状动脉的解剖学模型中的血液流动的装置,该计算流体动力学模拟采用冠状动脉中血液的所估计的速度作为边界条件。
12.根据权利要求11所述的设备,其中基于医学图像数据中造影剂传播的时间空间表示估计冠状动脉中血液的速度的装置包括:
用于基于从医学图像数据提取的时间强度曲线来产生造影剂传播的时间空间表示的装置;和
用于估计造影剂传播的时间空间表示的斜率的装置。
13.根据权利要求12所述的设备,其中基于从医学图像数据提取的时间强度曲线来产生造影剂传播的时间空间表示的装置包括:
用于在冠状动脉长度上随时间映射医学图像数据中的点的反向强度大小的装置。
14.根据权利要求1所述的方法,其中采用使用冠状动脉中血液的所估计的速度作为边界条件的计算流体动力学(CFD)模拟来模拟冠状动脉的解剖学模型中的血液流动的装置包括:
用于解纳维叶-斯托克斯方程的装置,该方程由具有血液的所估计的速度作为入口速度边界条件的冠状动脉的解剖学模型所约束。
15.根据权利要求1所述的方法,还包括:
用于基于CFD模拟计算一个或多个血液动力学参数的装置。
16.一种利用用于基于医学图像数据非侵入性评估冠状动脉病的计算机可执行指令编码的非暂时性计算机可读介质,所述计算机可执行指令限定步骤,所述步骤包括:
从医学图像数据中产生冠状动脉的解剖学模型;
基于医学图像数据中造影剂传播的时间空间表示估计冠状动脉中血液的速度;和采用计算流体动力学(CFD)模拟来模拟冠状动脉的解剖学模型中的血液流动,该计算流体动力学模拟采用冠状动脉中血液的所估计的速度作为边界条件。
17.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质,其中限定基于医学图像数据中造影剂传播的时间空间表示估计冠状动脉中血液的速度的步骤的计算机可执行指令,包括限定以下步骤的计算机可执行指令:
基于从医学图像数据提取的时间强度曲线来产生造影剂传播的时间空间表示;和估计造影剂传播的时间空间表示的斜率。
18.根据权利要求17所述的非暂时性计算机可读介质,其中限定基于从医学图像数据提取的时间强度曲线来产生造影剂传播的时间空间表示的步骤的计算机可执行指令,包括限定以下步骤的计算机可执行指令:
在冠状动脉长度上随时间映射医学图像数据中的点的反向强度大小。
19.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质,其中限定采用计算流体动力学(CFD)模拟来模拟冠状动脉的解剖学模型中的血液流动的步骤的计算机可执行指令,该计算流体动力学模拟采用冠状动脉中血液的所估计的速度作为边界条件,包括限定以下步骤的计算机可执行指令:
解纳维叶-斯托克斯方程,该方程由具有血液的所估计的速度作为入口速度边界条件的冠状动脉的解剖学模型所约束。
20.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质,还包括限定以下步骤的计算机可执行指令:
基于CFD模拟计算一个或多个血液动力学参数。
21.一种采用医学图像数据非侵入性评估冠状动脉血流储备(CFR)的方法,包括:
接收静止状态期间获取的第一医学图像数据序列,以及充血期间获取的第二医学图像数据序列;
从第一医学图像数据序列产生冠状动脉的第一解剖学模型,以及从第二医学图像数据序列产生冠状动脉的第二解剖学模型;
基于第一医学图像数据序列中造影剂传播的时间空间表示来估计静止状态期间冠状动脉中血液的最大速度,以及基于第一医学图像数据序列中造影剂传播的时间空间表示来估计充血期间冠状动脉中血液的最大速度;和
将静止时的最大速度映射为静止时的平均速度,以及将充血时的最大速度映射为充血时的平均速度;
基于平均静止速度和平均充血速度来计算冠状动脉的冠状动脉血流储备。
22.根据权利要求21所述的方法,其中基于第一医学图像数据序列中造影剂传播的时间空间表示来估计静止状态期间冠状动脉中血液的最大速度,以及基于第一医学图像数据序列中造影剂传播的时间空间表示来估计充血期间冠状动脉中血液的最大速度的步骤包括,对于每个第一和第二医学图像数据序列:
基于从相应的医学图像数据序列提取的时间强度曲线来产生造影剂传播的时间空间表示;和
估计造影剂传播的时间空间表示的斜率。
23.根据权利要求22所述的方法,其中基于从相应的医学图像数据序列提取的时间强度曲线来产生造影剂传播的时间空间表示的步骤包括:
在冠状动脉长度上随时间映射相应的医学图像数据序列中的点的反向强度大小。
24.根据权利要求21所述的方法,其中将静止时的最大速度映射为静止时的平均速度,以及将充血时的最大速度映射为充血时的平均速度的步骤包括:
以基于沃姆斯莱数的程序为基础将静止状态时的最大速度映射为静止状态时的平均速度,以及将充血时的最大速度映射为充血时的平均速度。
25.根据权利要求21所述的方法,其中将静止状态时的速度映射为静止状态时的平均速度,以及将充血时的最大速度映射为充血时的平均速度的步骤包括,对于每个静止时的最大速度和充血时的最大速度:
映射最大速度为平均速度作为 其中Vmax为最大速度,Vavg为平均
速度,W为沃姆斯莱数,定义为 其中f为脉动流的频率,R为冠状动脉的横截面面积,ρ为血液密度,以及μ为血液的动态粘性,以及p和q为采用一系列CFD模拟确定的映射参数。
26.根据权利要求25所述的方法,其中映射最大速度为平均速度的步骤还包括:
在相应的冠状动脉模型上执行一系列CFD模拟,所述模型规定了W、f、R、ρ和/或μ中的至少一个的不同的流值和可变值,导致用于最大速度和平均速度的不同的模拟值;以及
通过拟合映射参数为用于最大速度和平均速度的模拟值来确定映射参数p和q的值。
27.根据权利要求21所述的方法,其中基于平均静止速度和平均充血速度来计算冠状动脉的冠状动脉血流储备的步骤包括:
计算冠状动脉血流储备(CFR)为 其中Vhyp为平均充血速度,Vrest为
平均静止速度,p为血液密度,Ahyp为第二解剖学模型的横截面面积,以及Arest为第一解剖学模型的横截面面积。
28.一种用于采用医学图像数据非侵入性评估冠状动脉血流储备(CFR)的设备,包括:
用于接收静止状态期间获取的第一医学图像数据序列以及充血期间获取的第二医学图像数据序列的装置;
用于从第一医学图像数据序列产生冠状动脉的第一解剖学模型以及从第二医学图像数据序列产生冠状动脉的第二解剖学模型的装置;
用于基于第一医学图像数据序列中造影剂传播的时间空间表示来估计静止状态期间冠状动脉中血液的最大速度以及基于第一医学图像数据序列中造影剂传播的时间空间表示来估计充血期间冠状动脉中血液的最大速度的装置;
用于将静止时的最大速度映射为静止时的平均速度以及将充血时的最大速度映射为充血时的平均速度的装置;和
用于基于平均静止速度和平均充血速度来计算冠状动脉的冠状动脉血流储备的装置。
29.根据权利要求28所述的设备,其中用于基于第一医学图像数据序列中造影剂传播的时间空间表示来估计静止状态期间冠状动脉中血液的最大速度以及基于第一医学图像数据序列中造影剂传播的时间空间表示来估计充血期间冠状动脉中血液的最大速度的装置包括:
用于基于从医学图像数据序列提取的时间强度曲线来产生造影剂传播的时间空间表示的装置;和
用于估计造影剂传播的时间空间表示的斜率的装置。
30.根据权利要求29所述的设备,其中用于基于从医学图像数据序列提取的时间强度曲线来产生造影剂传播的时间空间表示的装置包括:
用于在冠状动脉长度上随时间映射相应的医学图像数据序列中的点的反向强度大小的装置。
31.根据权利要求28所述的设备,其中用于将静止状态时的速度映射为静止状态时的平均速度以及将充血时的最大速度映射为充血时的平均速度的装置包括:
用于映射最大速度为平均速度作为 的装置,其中Vmax为最大速度,
Vavg为平均速度,W为沃姆斯莱数,定义为 其中f为脉动流的频率,R为冠状动脉的横截面面积,ρ为血液密度,以及μ为血液的动态粘性,以及p和q为采用一系列CFD模拟确定的映射参数。
32.根据权利要求31所述的设备,其中映射最大速度为平均速度的装置还包括:
用于在相应的冠状动脉模型上执行一系列CFD模拟的装置,该模型规定了W、f、R、ρ和/或μ中的至少一个的不同的流值和可变值,导致用于最大速度和平均速度的不同的模拟值;以及
用于通过拟合映射参数为用于最大速度和平均速度的模拟值来确定映射参数p和q的值的装置。
33.根据权利要求28所述的设备,其中用于基于平均静止速度和平均充血速度来计算冠状动脉的冠状动脉血流储备的装置包括:
用于计算冠状动脉血流储备(CFR)为 的装置,其中Vhyp为平均充血速
度,Vrest为平均静止速度,p为血液密度,Ahyp为第二解剖学模型的横截面面积,以及Arest为第一解剖学模型的横截面面积。
34.一种包含计算机可执行指令的非暂时性计算机可读介质,所述计算机可执行指令用于执行采用医学图像数据非侵入性评估冠状动脉血流储备(CFR),所述计算机可执行指令执行步骤,所述步骤包括:
接收静止状态期间获取的第一医学图像数据序列,以及充血期间获取的第二医学图像数据序列;
从第一医学图像数据序列产生冠状动脉的第一解剖学模型,以及从第二医学图像数据序列产生冠状动脉的第二解剖学模型;
基于第一医学图像数据序列中造影剂传播的时间空间表示来估计静止状态期间冠状动脉中血液的最大速度,以及基于第一医学图像数据序列中造影剂传播的时间空间表示来估计充血期间冠状动脉中血液的最大速度;
将静止时的最大速度映射为静止时的平均速度,以及将充血时的最大速度映射为充血时的平均速度;和
基于平均静止速度和平均充血速度来计算冠状动脉的冠状动脉血流储备。
35.根据权利要求34所述的非暂时性计算机可读介质,其中限定基于第一医学图像数据序列中造影剂传播的时间空间表示来估计静止状态期间冠状动脉中血液的最大速度以及基于第一医学图像数据序列中造影剂传播的时间空间表示来估计充血期间冠状动脉中血液的最大速度的步骤的计算机可执行指令,包括限定以下步骤的计算机可执行指令,对于每个第一和第二医学图像数据序列:
基于从相应的医学图像数据序列提取的时间强度曲线来产生造影剂传播的时间空间表示;和
估计造影剂传播的时间空间表示的斜率。
36.根据权利要求35所述的非暂时性计算机可读介质,其中限定基于从相应的医学图像数据序列提取的时间强度曲线来产生造影剂传播的时间空间表示的步骤的计算机可执行指令,包括限定以下步骤的计算机可执行指令:
在冠状动脉长度上随时间映射相应的医学图像数据序列中的点的反向强度大小。
37.根据权利要求34所述的非暂时性计算机可读介质,其中限定将静止状态时的速度映射为静止状态时的平均速度以及将充血时的最大速度映射为充血时的平均速度的步骤的计算机可执行指令,包括限定以下步骤的计算机可执行指令,对于每个静止时的最大速度和充血时的最大速度:
映射最大速度为平均速度作为 其中Vmax为最大速度,Vavg为平均
速度,W为沃姆斯莱数,定义为 其中f为脉动流的频率,R为冠状动脉的横截面面积,ρ为血液密度,以及μ为血液的动态粘性,以及p和q为采用一系列CFD模拟确定的映射参数。
38.根据权利要求39所述的非暂时性计算机可读介质,其中限定映射最大速度为平均速度的步骤的计算机可执行指令,还包括限定以下步骤的计算机可执行指令:
在相应的冠状动脉模型上执行一系列CFD模拟,该模型规定了W、f、R、ρ和/或μ中的至少一个的不同的流值和可变值,导致用于最大速度和平均速度的不同的模拟值;以及通过拟合映射参数为用于最大速度和平均速度的模拟值来确定映射参数p和q的值。
39.据权利要求34所述的非暂时性计算机可读介质,其中限定基于平均静止速度和平均充血速度来计算冠状动脉的冠状动脉血流储备的步骤的计算机可执行指令,包括限定以下步骤的计算机可执行指令:
计算冠状动脉血流储备(CFR)为 其中Vhyp为平均充血速度,Vrest为
平均静止速度,p为血液密度,Ahyp为第二解剖学模型的横截面面积,以及Arest为第一解剖学模型的横截面面积。
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