专利汇可以提供用于从患者特定的解剖数据识别个性化的血管植入物的系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且实施方案包括基于患者特定的几何信息识别个性化的心血管装置的方法,所述方法包括:采集所述患者的血管系统的至少一部分的解剖模型;使用处理器对所述解剖模型执行几何分析、计算 流体 动 力 学分析和结构力学分析中的一者或多者;以及使用所述处理器基于解剖模型的所述几何分析、 计算流体动力学 分析和结构力学分析中的一者或多者的结果来识别用于所述患者的个性化的心血管装置。,下面是用于从患者特定的解剖数据识别个性化的血管植入物的系统和方法专利的具体信息内容。
1.一种用于基于患者特定的几何信息来识别个性化的心血管装置的设备,所述设备包括:
用于采集患者的血管系统的至少一部分的解剖模型的装置;
用于识别所述解剖模型的一个或多个位置处斑块的存在的装置;
用于定义用于治疗所述斑块的个性化的心血管装置的一个或多个设计变量的装置;
用于定义所述个性化的心血管装置的一个或多个性能度量的装置,所述一个或多个性能度量是从流动力学特性、固体力学特性和临床事件特性中的一者或多者中选择的,其中所述一个或多个性能度量的值是所述一个或多个设计变量的值的函数;
用于使用计算机处理器执行关于所述解剖模型的几何分析、计算流体动力学分析和结构力学分析中的一者或多者的装置;以及
用于使用处理器基于关于所述解剖模型的几何分析、计算流体动力学分析和结构力学分析中的一者或多者的结果为患者设计或者生成个性化的心血管装置的装置。
2.根据权利要求1所述的设备,其中所述解剖模型从解剖图像数据采集。
3.根据权利要求1所述的设备,其中所述个性化的心血管装置包括可植入装置和用于递送可植入装置的装置中的至少一者。
4.一种计算机实现的基于患者特定的几何信息来识别个性化的心血管装置的设备,所述设备包括:
用于采集患者的一个或多个生理参数以及所述患者的血管系统的至少一部分的解剖模型的装置;
用于识别所述解剖模型的一个或多个位置处斑块的存在的装置;
用于定义用于治疗所述斑块的个性化的心血管装置的一个或多个设计变量的装置;
用于定义所述个性化的心血管装置的一个或多个性能度量的装置,所述一个或多个性能度量是从流动力学特性、固体力学特性和临床事件特性中的一者或多者中选择的,其中所述一个或多个性能度量的值是所述一个或多个设计变量的值的函数;
用于使用计算机处理器执行关于所述一个或多个生理参数和所述解剖模型的几何分析、计算流体动力学分析和结构力学分析中的一者或多者的装置;以及
用于使用处理器基于关于所述解剖模型的几何分析、计算流体动力学分析和结构力学分析中的一者或多者的结果为患者设计或者生成个性化的心血管装置的装置。
5.根据权利要求4所述的设备,其中所述解剖模型从解剖图像数据采集。
6.根据权利要求4所述的设备,其中所述个性化的心血管装置包括可植入装置和用于递送可植入装置的装置中的至少一者。
7.根据权利要求4所述的设备,其中所述一个或多个生理参数选自患者年龄、性别、身高、体重、心率、收缩压及舒张压、血液性质、心功能和心外膜脂肪体积。
8.根据权利要求7所述的设备,其中所述血液性质选自血浆、红血球、血细胞比容、白血球、血小板、粘度和屈服应力中的至少一项。
9.根据权利要求4所述的设备,其中所述一个或多个生理参数为测量的。
10.根据权利要求4所述的设备,其中所述一个或多个生理参数为估计的。
11.根据权利要求4所述的设备,其中所述几何分析包括生成血管、心肌、瓣膜、斑块和心腔中的一者或多者的几何结构的患者特定模型。
12.根据权利要求11所述的设备,其中所述几何分析还包括获得所述患者的冠状动脉的几何量,所述几何量选自(i)冠状动脉横截面区域、(ii)冠状动脉几何结构的表面、(iii)冠状动脉中心线、以及(iv)冠状动脉变形的一个或多个特性。
13.根据权利要求12所述的设备,其中所述冠状动脉横截面区域的所述特性选自下列中的一者或多者:沿着所述冠状动脉中心线的横截面管腔区域、沿着所述冠状动脉中心线的所述横截面管腔区域中的渐缩的程度、横截面管腔边界的不规则性、以及狭窄病变的位置、长度和程度。
14.根据权利要求12所述的设备,其中冠状动脉几何结构的所述表面的所述特性包括几何结构的三维表面曲率,包括高斯函数、最大值、最小值和均值中的至少一个。
15.根据权利要求12所述的设备,其中所述冠状动脉中心线的所述特性选自曲率和曲折度之一或两者。
16.根据权利要求12所述的设备,其中冠状动脉变形的所述特性选自下列中的一者或多者:所述冠状动脉在心动周期内的扩张性、在心动周期内的分叉角变化、以及在心动周期内的曲率变化。
17.根据权利要求4所述的设备,其中所述计算流体动力学分析包括对选自平均壁剪切应力、振荡剪切因子、颗粒停留时间、湍流动能、药物递送和药物分布的均匀性的一个或多个流动力学特性进行建模。
18.根据权利要求4所述的设备,其中所述结构力学分析包括对组织应力、抗断裂性、柔韧性和递送能力中的一者或多者进行建模。
19.一种基于患者特定的几何信息来识别个性化的心血管装置的系统,所述系统包括:
数据存储装置,所述数据存储装置存储用于基于患者特定的几何信息识别个性化的心血管装置的指令;以及
计算机处理器,所述计算机处理器被配置成执行所述指令以执行包括以下步骤的计算机实现的方法:
采集(i)患者的一个或多个生理参数以及(ii)患者的血管系统的至少一部分的解剖模型;
识别所述解剖模型的一个或多个位置处斑块的存在;
定义用于治疗所述斑块的个性化的心血管装置的一个或多个设计变量;
定义所述个性化的心血管装置的一个或多个性能度量,所述一个或多个性能度量是从流动力学特性、固体力学特性和临床事件特性中的一者或多者中选择的,其中所述一个或多个性能度量的值是所述一个或多个设计变量的值的函数;
使用计算机处理器执行关于所述一个或多个生理参数和所述解剖模型的几何分析、计算流体动力学分析和结构力学分析中的一者或多者;以及
使用处理器基于关于所述解剖模型的几何分析、计算流体动力学分析和结构力学分析中的一者或多者的结果为患者设计或者生成个性化的心血管装置。
20.根据权利要求19所述的系统,其中所述解剖模型从解剖图像数据采集。
21.根据权利要求19所述的系统,其中所述个性化的心血管装置包括可植入装置和用于递送可植入装置的装置中的至少一者。
22.一种供在至少一个计算机系统上使用的非暂态计算机可读介质,所述计算机可读介质包含计算机可执行的编程指令以用于基于患者特定的几何信息来识别个性化的心血管装置,所述指令能够由所述计算机系统执行以用于:
在所述计算机系统处接收患者特定的数据,所述患者特定的数据包括患者的解剖结构的至少一部分的解剖模型和患者的一个或多个生理参数;
识别所述解剖模型的一个或多个位置处斑块的存在;
定义用于治疗所述斑块的个性化的心血管装置的一个或多个设计变量;
定义所述个性化的心血管装置的一个或多个性能度量,所述一个或多个性能度量是从流动力学特性、固体力学特性和临床事件特性中的一者或多者中选择的,其中所述一个或多个性能度量的值是所述一个或多个设计变量的值的函数;
在所述计算机系统处执行关于所述患者特定的数据的几何分析、计算流体动力学分析和结构力学分析中的一者或多者;以及
使用处理器基于关于所述解剖模型的几何分析、计算流体动力学分析和结构力学分析中的一者或多者的结果为患者设计或者生成个性化的心血管装置。
23.根据权利要求22所述的非暂态计算机可读介质,其中所述解剖模型从解剖图像数据采集。
24.根据权利要求22所述的非暂态计算机可读介质,其中所述个性化的心血管装置包括可植入装置和用于递送可植入装置的装置中的至少一者。
25.一种基于患者特定的几何信息来识别个性化的心血管装置的设备,所述设备包括:
用于采集患者的血管系统的至少一部分的几何模型的模块;
用于获得所述患者的血管系统的一个或多个血管的一个或多个几何量的模块;
用于基于所获得的所述一个或多个几何量确定在所述几何模型中表示的所述患者的血管系统的位置处病理特性的存在的模块;
用于定义用于治疗所述病理特性的个性化的心血管装置的一个或多个几何设计变量的模块;
用于生成由所述个性化的心血管装置的所述一个或多个几何设计变量和血液动力学或固体力学性能特性限定的目标函数的模块;以及
用于使用计算流体动力学和结构力学分析来优化所述目标函数以识别导致所需的血液动力学和固体力学特性的多个几何设计变量的模块。
26.根据权利要求25所述的设备,其中所述个性化的心血管装置包括可植入装置或用于递送可植入装置的装置。
27.根据权利要求25所述的设备,进一步包括用于采集一个或多个生理参数的模块,所述一个或多个生理参数选自患者年龄、性别、身高、体重、心率、收缩压及舒张压、血液性质、心功能和心外膜脂肪体积。
28.根据权利要求27所述的设备,其中所述血液性质选自血浆、红血球、血细胞比容、白血球、血小板、粘度、屈服应力中的至少一项。
29.根据权利要求27所述的设备,其中所述一个或多个生理参数为测量的。
30.根据权利要求27所述的设备,其中所述一个或多个生理参数为估计的。
31.根据权利要求25所述的设备,其中所述几何模型包括用于血管、心肌、瓣膜、斑块和心腔中的一者或多者的几何结构的患者特定模型。
32.根据权利要求31所述的设备,进一步包括:
用于获得所述患者的血管系统的所述几何模型的一个或多个血管的一个或多个几何量的模块,其中所述患者的所述一个或多个血管的所述一个或多个几何量选自(i)冠状动脉横截面区域、(ii)冠状动脉几何结构的表面、(iii)冠状动脉中心线、以及(iv)冠状动脉变形的一个或多个特性。
33.根据权利要求32所述的设备,其中所述冠状动脉横截面区域的所述特性选自:沿着所述冠状动脉中心线的横截面管腔区域、沿着所述冠状动脉中心线的所述横截面管腔区域中的渐缩的程度、横截面管腔边界的不规则性、以及狭窄病变的位置、长度和程度。
34.根据权利要求32所述的设备,其中冠状动脉几何结构的所述表面的所述特性包括几何结构的三维表面曲率,包括高斯函数、最大值、最小值和均值中的至少一个。
35.根据权利要求32所述的设备,其中所述冠状动脉中心线的所述特性选自曲率和曲折度。
36.根据权利要求32所述的设备,其中冠状动脉变形的所述特性选自:所述冠状动脉在心动周期内的扩张性、在心动周期内的分叉角变化、以及在心动周期内的曲率变化。
37.根据权利要求25所述的设备,其中所述目标函数选自设计考量和生物物理血液动力学和力学特性的一个或者多个估计。
38.根据权利要求25所述的设备,其中所述一个或多个几何设计变量选自支架类型、支架长度、对称性、材料、金属覆盖率百分比、表面光洁度、锥形、轮廓或支架横截面、撑条几何学以及药物含量或剂量。
39.根据权利要求38所述的设备,其中所述撑条几何学包括撑条的形状、厚度、间距和数目中的至少一者。
40.根据权利要求25所述的设备,其中所述血液动力学或固体力学性能特性包括用于装置优化的度量。
41.根据权利要求40所述的设备,其中所述用于装置优化的度量选自流动力学特性、固体力学特性和临床事件特性。
42.根据权利要求25所述的设备,其中所述所需的血液动力学或固体力学性能特性包括用于递送系统优化的度量。
43.根据权利要求42所述的设备,其中所述用于递送系统优化的度量选自递送系统的长度、柔韧性或功能性、导丝的大小、长度或者组成、球囊压力和球囊依从性。
44.一种基于患者特定的几何信息来识别个性化的心血管装置的系统,所述系统包括:
数据存储装置,所述数据存储装置存储用于基于患者特定的几何信息识别个性化的心血管装置的指令;以及
计算机处理器,所述计算机处理器被配置成执行所述指令以执行包括以下步骤的方法:
采集患者的血管系统的至少一部分的几何模型;
获得所述患者的血管系统的一个或多个血管的一个或多个几何量;
基于所获得的所述一个或多个几何量,确定在所述几何模型中表示的所述患者的血管系统的位置处病理特性的存在;
定义用于治疗所述病理特性的个性化的心血管装置的一个或多个几何设计变量;
生成由所述个性化的心血管装置的所述一个或多个装置几何设计变量和血液动力学或固体力学性能特性限定的目标函数;以及
使用计算流体动力学和结构力学分析来优化所述目标函数以识别导致所需的血液动力学和固体力学的多个几何设计变量。
45.一种供在至少一个计算机系统上使用的非暂态计算机可读介质,所述计算机可读介质包含计算机可执行的编程指令以用于基于患者特定的几何信息来识别个性化的心血管装置,所述指令能够由所述计算机系统执行以用于:
在所述计算机系统处接收患者的血管系统的至少一部分的几何模型;
获得所述患者的血管系统的一个或多个血管的一个或多个几何量;
基于所获得的所述一个或多个几何量,确定在所述几何模型中表示的所述患者的血管系统的位置处病理特性的存在;
定义用于治疗所述病理特性的个性化的心血管装置的一个或多个几何设计变量;
生成由所述个性化的心血管装置的所述一个或多个几何设计变量和血液动力学或固体力学性能特性限定的目标函数;以及
使用计算流体动力学和结构力学分析来优化所述目标函数以识别导致所需的血液动力学和固体力学的多个几何设计变量。
46.一种基于患者特定的几何信息来识别个性化的心血管装置的设备,所述设备包括:
用于根据患者的脉管系统的图像数据以及所述患者的一个或多个测量的或估计的生理参数或表型参数,生成或获得所述患者的脉管系统的至少一部分的患者特定模型的模块;
用于从所述患者特定模型确定所述患者的一个或多个病理特性的模块;
用于定义被设计用于治疗所述患者的所述一个或多个病理特性的个性化的心血管装置的一个或多个变量的模块;
用于定义目标函数的模块,所述目标函数由所述一个或多个变量以及血液动力学或力学特性的一个或多个估计限定,所述血液动力学或力学特性的一个或多个估计是根据模拟所述个性化的心血管装置被部署在所述患者特定模型内而导出的;
用于通过使用流体动力学或结构力学分析来扰动装置和估计目标函数来优化目标函数以识别一个或多个变量的模块,所述一个或者多个变量优化患者特定模型的血液动力学或力学特性的一个或多个估计;以及
用于使用优化的目标函数来(i)从一组可用装置中选择装置,或(ii)制造所需的个性化的心血管装置的模块。
47.根据权利要求46所述的设备,其中所述个性化的心血管装置包括可植入装置和用于递送可植入装置的装置中的至少一者。
48.根据权利要求46所述的设备,其中用于生成患者特定模型的模块包括用于采集所述患者的一个或多个测量的或估计的生理或表型参数的模块,所述患者的一个或多个测量的或估计的生理或表型参数选自患者年龄、性别、身高、体重、心率、收缩压及舒张压、血液性质、心功能和心外膜脂肪体积。
49.根据权利要求48所述的设备,其中所述血液性质选自血浆、红血球、血细胞比容、白血球、血小板、粘度和屈服应力中的至少一项。
50.根据权利要求48所述的设备,其中所述患者的所述一个或多个测量的或估计的生理或表型参数为测量的。
51.根据权利要求48所述的设备,其中所述患者的所述一个或多个测量的或估计的生理或表型参数为估计的。
52.根据权利要求46所述的设备,其中用于从所述患者特定模型确定一个或多个病理特性的模块包括用于确定斑块组成、负荷和位置中的至少一项的模块。
53.根据权利要求46所述的设备,其中从所述患者特定模型确定一个或多个病理特性的模块包括用于确定从正性重构的存在、低衰减斑块的存在和斑点状钙化的存在的至少一项中选择的现有斑块的不利特性的模块。
54.根据权利要求46所述的设备,其中所述个性化的心血管装置的所述一个或多个变量选自装置形状、抗断裂性和药物分布中的至少一项。
55.根据权利要求46所述的设备,其中所述血液动力学或力学特性选自组织应力、血管损伤、药物递送、药物分布的均匀性、壁剪切应力、振荡剪切因子、颗粒停留时间、雷诺数、沃斯理数、局部流量和湍流动能。
56.根据权利要求46所述的设备,其中所述个性化的心血管装置选自清单或目录中的一组可用装置。
57.根据权利要求56所述的设备,进一步包括用于将从所述清单或所述目录中选择的所述个性化的心血管装置存储在电子存储介质中的模块。
58.根据权利要求56所述的设备,进一步包括用于将从所述清单或所述目录中选择的所述个性化的心血管装置通过网络传输给医师的模块。
59.根据权利要求46所述的设备,其中所述个性化的心血管装置是使用3D打印制造的。
60.根据权利要求59所述的设备,进一步包括用于将使用3D打印制造的所述个性化的心血管装置的规格存储在电子存储介质中的模块。
61.根据权利要求59所述的设备,进一步包括用于将使用3D打印制造的所述个性化的心血管装置的规格通过网络传输给医师的模块。
62.一种基于患者特定的几何信息来识别个性化的心血管装置的系统,所述系统包括:
数据存储装置,所述数据存储装置存储用于基于患者特定的几何信息识别个性化的心血管装置的指令;以及
处理器,所述处理器被配置成执行所述指令以执行包括以下步骤的方法:
根据患者的脉管系统的图像数据以及所述患者的一个或多个测量的或估计的生理参数或表型参数,生成或获得所述患者的脉管系统的至少一部分的患者特定模型;
从所述患者特定模型确定所述患者的一个或多个病理特性;
定义被设计用于治疗所述患者的所述一个或多个病理特性的个性化的心血管装置的一个或多个变量;
定义目标函数,所述目标函数由所述一个或多个变量以及血液动力学或力学特性的一个或多个估计限定,所述血液动力学或力学特性的一个或多个估计是根据模拟所述个性化的心血管装置被部署在所述患者特定模型内而导出的;
通过使用流体动力学或结构力学分析来扰动装置和估计目标函数来优化目标函数,以识别优化患者特定模型的血液动力学或力学特性的一个或多个估计的一个或多个变量;以及
使用优化的目标函数来(i)从一组可用装置中选择装置或(ii)制造所需的个性化的心血管装置。
63.根据权利要求62所述的系统,其中所述个性化的心血管装置包括可植入装置和用于递送可植入装置的装置中的至少一者。
64.一种供在至少一个计算机系统上使用的非暂态计算机可读介质,所述计算机可读介质包含计算机可执行的编程指令以用于基于患者特定的几何信息来识别个性化的心血管装置,所述指令能够由所述计算机系统执行以用于:
在所述计算机系统处生成患者的脉管系统的至少一部分的患者特定模型以及所述患者的一个或多个测量的或估计的生理参数或表型参数;
从所述患者特定模型确定所述患者的一个或多个病理特性;
定义被设计用于治疗所述患者的所述一个或多个病理特性的个性化的心血管装置的一个或多个变量;
定义目标函数,所述目标函数由所述一个或多个变量以及血液动力学或力学特性的一个或多个估计限定,所述血液动力学或力学特性的一个或多个估计是根据模拟所述个性化的心血管装置被部署在所述患者特定模型内而导出的;
通过使用流体动力学或结构力学分析来扰动装置和估计目标函数来优化目标函数,以识别优化患者特定模型的血液动力学或力学特性的一个或多个估计的一个或多个变量;以及
使用优化的目标函数来(i)从一组可用装置中选择装置或(ii)制造所需的个性化的心血管装置。
65.根据权利要求64所述的非暂态计算机可读介质,其中所述个性化的心血管装置包括可植入装置和用于递送可植入装置的装置中的至少一者。
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