基于植入虚拟支架的血管压力降数值及血流储备分数的评估方法和系统的制作方法

基于植入虚拟支架的血管压力降数值及血流储备分数的评估方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种植入虚拟支架后血流储备分数的评估方法及系统，该方法包括：接收一段血管的几何参数，几何参数包括第一、第二、第三几何参数；以近端终点为参考点，基于几何参数和血管段上的点到参考点的距离，计算出参考管腔直径函数和虚拟支架植入前的直径狭窄率；接收虚拟支架植入位置；基于第三几何参数、虚拟支架植入位置和参考管腔直径函数，计算出植入虚拟支架后虚拟血管管腔几何参数、虚拟血管几何参数差异函数和直径狭窄率；在不同尺度下对虚拟支架植入后几何参数差异函数求导，再基于多尺度差值导数函数及植入支架后最大平均血流速度，获得血流储备分数。本发明通过植入虚拟支架后直径狭窄率和最大平均血流速度的改变，利用多尺度计算方法，评估植入虚拟支架后的血流储备分数。
【专利说明】
基于植入虚拟支架的血管压力降数值及血流储备分数的评估 方法和系统
技术领域
[0001]本发明涉及应用于医疗领域，尤其涉及应用在基于影像植入虚拟支架后获取血管 压力差以及血流储备分数(FFR)的计算方法及系统。
【背景技术】
[0002] 血流储备分数(Fractional Flow Reserve，FFR)是一种重要的诊断冠脉生理功能 的技术。FFR通过测量冠脉在最大充血状态下，狭窄远端与近端的压力之比来反应狭窄对最 大血流的限制，从而判断狭窄是否诱发缺血。到目前已经有大量临床试验提供了循证医学 依据，提示FFR可以用于评估狭窄病变功能意义，尤其是对于临界狭窄病变治疗方案的选择 具有重要的指导意义。
[0003] 通过压力传感器对血管进行有创侵入性压力测量不仅测量时间长，操作复杂，费 用昂贵，而且存在着损伤血管的风险。"血管压力差与血流储备分数的计算方法及系统"（申 请号：CN201510901329.X，申请日：2015.12.08)专利通过冠脉造影获得的血管几何参数和 血流速度，通过多尺度计算方法，实现了在同一个血管存在不同程度病变情况下的血管压 力差计算，实现了正确区分评估不同程度狭窄下几何参数改变对血流压力的不同影响。
[0004] 对于存在不同程度狭窄的血管，支架植入的位置、支架的大小、数量以及植入顺序 的选择都是临床的关注点。目前，没有方法可以快速实时预测支架植入对血流储备分数的 影响，而快速准确的评估植入支架后的血流储备分数又具有十分重要的临床意义。
[0005] 本发明在本发明人之前申请的"血管压力差与血流储备分数的计算方法及系统" 专利的基础上进行了针对上述技术问题的创新和改进，实现了对存在不同程度病变情况下 的血管植入虚拟支架，并计算和评估植入虚拟支架后血管的压力差与血流储备分数，为临 床医生对于多病变血管支架植入策略的选择、评估预后提供了帮助。

【发明内容】

[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于植入虚拟支架的血管血流储备分数 的评估方法和系统，具体方案包括：
[0007] -种基于植入虚拟支架后评估血管压力降数值的方法，包括:接收一段血管的几 何参数，该血管包括近端终点和远端终点，所述几何参数包括第一几何参数，代表该血管段 近端横截面的面积或直径;第二几何参数，代表该血管段远端横截面的面积或直径;第三几 何参数，即实际血管管腔，代表未植入支架前该血管段位于近端终点和远端终点之间的第 一位置的横截面面积或直径;基于所述第一几何参数、第二几何参数、第三几何参数以及第 一位置的位置数据计算该血管第一位置处的参考管腔直径;接收虚拟支架植入位置，所述 植入位置是虚拟支架近端和远端到血管近端终点的距离。基于第三几何参数、虚拟支架植 入位置和第一位置处的参考管腔直径，计算出植入虚拟支架后虚拟血管管腔几何参数，记 作第四几何参数，代表植入虚拟支架后该血管段位于近端终点和远端终点之间的第一位置 的横截面面积或直径;接收该血管段植入支架前的平均血流速度;基于第三几何参数和第 一位置处的参考管腔直径，计算植入支架前第一位置处的直径狭窄率;基于第四几何参数 和第一位置处的参考管腔直径，计算植入虚拟支架后第一位置处的直径狭窄率和几何参数 差异;基于植入支架前的平均血流速度、支架植入前后的直径狭窄率，查相对血流速度与直 径狭窄率表，获得虚拟支架植入后所能获得的平均血流速度;基于植入虚拟支架后第一位 置处的几何参数差异、平均血流速度V和平均血流速度的平方V 2,获得所述血管植入虚拟支 架后近端终点处的第一血流压力和第一位置处的第二血流压力之间的压力降数值A P。
[0008] 优选的，所述方法进一步还包括：以近端终点为参考点，根据第一几何参数、第二 几何参数，以及血管段上某点到参考点的距离X，计算出参考管腔直径函数;所述参考管腔 直径函数用于代表该段血管不同位置上的参考管腔直径随着该位置到参考点的距离X变化 的函数。
[0009] 优选的，计算参考管腔直径函数包括对血管段的从血管段近端终点到远端终点范 围内的位置参数进行线性归一化处理。
[0010] 优选的，所述方法进一步还包括：以近端终点为参考点，根据虚拟支架植入位置， 将虚拟支架位置处的第三几何参数用该位置处参考管腔直径代替，计算出植入虚拟支架后 虚拟血管管腔几何参数，即第四几何参数。
[0011]优选的，所述方法进一步还包括：以近端终点为参考点，根据第四几何参数和参考 管腔直径函数，计算出植入虚拟支架后血管段的几何参数差异函数;所述几何参数差异函 数是参考管腔直径函数和虚拟血管管腔几何参数（即第四几何参数）的差异随着到参考点 的距离X变化的函数。
[0012]优选的，所述方法进一步还包括:根据第三几何参数和参考管腔直径函数，计算出 植入虚拟支架之前血管段的直径狭窄率DS%;根据第四几何参数和参考管腔直径函数，计 算出植入虚拟支架之后血管段的直径狭窄率DS%;所述直径狭窄率是该血管段上最严重病 变的狭窄程度。
[0013] 优选的，所述方法进一步还包括:根据该血管段植入支架前的平均血流速度V，支 架植入前后的直径狭窄率DS% ，通过查相对血流速度与直径狭窄率表，计算出支架 植入后的平均血流速度V7。所述相对血流速度与直径狭窄率表是直径狭窄率与对应的相对 血流速度列表。所述相对血流速度是对血流速度归一化后的值，最大值为1，最小值为〇，与 病人具体血流速度值无关。
[0014] 优选的，所述方法进一步还包括:计算出虚拟支架植入后血管段的几何参数差异 函数在η个尺度下的差值导数函数，其中植入虚拟支架后第一血流压力和第二血流压力之 间的压力降△ P是根据所述η个尺度下的差值导数计算求得;所述尺度指的是分辨率，即数 值计算导数时相邻两点之间的距离，所述η个尺度为具有尺度各不相同的第一尺度、第二尺 度、 、第η尺度；
[0015] 所述第一尺度差值导数函数fKx)用于检测第一种病变特征所引起的真实管腔直 径和参考管腔直径之间的几何参数差异；
[0016] 所述第二尺度差值导数函数f2(x)用于检测第二种病变特征所引起的实管腔直径 和参考管腔直径之间的几何参数差异；
[0017] ……
[0018] 所述第η尺度差值导数函数fn(x)用于检测第η种病变特征所引起的实管腔直径和 参考管腔直径之间的几何参数差异;其中，所述η为大于1的自然数值。
[0019] 优选的，所述方法进一步还包括:通过上述η个尺度下差值导数函数心(1)、…、fn (X)积分的加权以及植入支架后平均血流速度V和平均血流速度V的平方V2,可计算获得植 入虚拟支架后第一血流压力和第二血流压力之间的压力降A P。
[0020] 优选的，所述植入虚拟支架后第一血流压力和第二血流压力之间的压力降Δ P的 计算公式为：
[0021] Δ P = αι [C1V+C2V2]*/f I (X)dx+a2[C1V+C2V2]/f 2(x)dx+· · · +an[C1V+C2V2]*/fn(x)dx
[0022] 其中，C1X^别代表支架植入后平均血流速度V和平均血流速度平方V2的参数系 数， α?、α2、···、αη分别为不同尺度的差值导数函数Mxk^fn(X)的加权系数。
[0023]优选的，所述第一位置的位置数据是第一位置到血管近端终点之间的距离;所述 血管段的平均血流速度是血流从近端终点到远端终点之间的平均速度。
[0024] 优选的，所述方法进一步还包括:接收某一个角度下的二维冠脉造影，并对不同帧 数下感兴趣区域进行图像配准;该血管段冠脉造影感兴趣区域是从血管近端终点到远端终 点。
[0025] 优选的，所述方法进一步还包括:计算配准后的感兴趣区域内灰度直方图随心动 周期变化的灰度时间拟合函数。
[0026] 优选的，所述方法进一步还包括:从灰度时间拟合函数中得到该血管段在冠脉造 影过程中造影剂的平均流动速度。
[0027] 优选的，该血管段植入虚拟支架之前的平均血流速度V近似等于从灰度时间拟合 函数中计算的造影剂平均流动速度。
[0028]本发明还提供了一种基于植入虚拟支架的血管血流储备分数FFR的评估方法，包 括：
[0029] 获得病人未植入虚拟支架之前静息状态下的血管段平均血流速度V，可通过常规 造影(无需微循环充分扩张)方法获取该血管段植入虚拟支架之前的平均血流速度V;基于 该平均速度V获得病人植入虚拟支架之前心肌微循环充分扩张时的最大血流速度V max;基于 植入虚拟支架之前最大血流速度Vmax，支架植入前后的直径狭窄率，通过查相对血流速度与 直径狭窄率表，获得虚拟支架植入后最大血流速度V' max。所述相对血流速度是对血流速度 归一化后的值，最大值为1，最小值为0，与病人具体血流速度无关。求解出上述虚拟支架植 入后最大血流速度对应的压力降△ Pmax;
[0030] 利用下面公式获得虚拟支架植入后FFR数值:FFR= (Pl-Δ Pmax)/Pl;其中，Pl代表 某段血管的近端终点处的第一血流压力，可用心脏的舒张压与收缩压近似估计，或者通过 造影导管进行准确测量获得所述Pl的值。
[0031 ] 优选的，该方法进一步包括:通过查对应表获得植入虚拟支架之前最大血流速度， 所述对应表是病人在静息状态下冠脉的平均血流速度与心肌微循环充分扩张情况下对应 的最大血流速度列表。
[0032] 优选的，该方法进一步包括:采用前一技术方案中所述的方法获得某段血管的最 大血流速度对应的压力差A Pmax。
[0033] 优选的，给定一个固定的最大血流速度Vmax，求解出FFR。
[0034] 同时，本发明还提供了一种基于植入虚拟支架后血管压力降数值的评估系统，所 述系统能够实现如上所述的方法，该系统包括:几何参数数据获取模块，用于获得血管的几 何参数，该血管包括近端终点和远端终点，所述几何参数包括第一几何参数，代表该血管段 近端横截面的面积或直径;第二几何参数，代表该血管段远端横截面的面积或直径;第三几 何参数，即实际血管管腔，代表未植入虚拟支架前该血管段位于近端终点和远端终点之间 的第一位置的横截面面积或直径;位置数据获取模块，用于获取上述第一位置的位置数据； 参考管腔直径计算模块，基于所述第一几何参数、第二几何参数、第三几何参数以及第一位 置的位置数据计算该血管第一位置处的参考管腔直径;虚拟血管管腔计算模块，接收虚拟 支架植入位置，并根据第三几何参数和参考管腔直径，计算出植入虚拟支架后虚拟血管管 腔几何参数，记作第四几何参数，代表植入虚拟支架后该血管段位于近端终点和远端终点 之间的第一位置的横截面面积或直径。直径狭窄率计算模块，基于第三几何参数和第一位 置处的参考管腔直径，计算未植入虚拟支架前第一位置处的直径狭窄率，基于第四几何参 数和第一位置处的参考管腔直径，计算植入虚拟支架后第一位置处的直径狭窄率;几何参 数差异计算模块，基于第四几何参数和第一位置处的参考管腔直径，计算植入虚拟支架后 虚拟血管第一位置处的几何参数差异;速度获取和计算模块，用于获得该血管段未植入虚 拟支架之前的平均血流速度并通过查相对血流速度与直径狭窄率表计算植入虚拟支架之 后的平均血流速度;压力降计算模块，获得由几何参数差异计算模块输出的植入虚拟支架 后第一位置处的几何参数差异数据、由速度获取模块输出的植入虚拟支架后平均血流速度 以及平均血流速度平方值，计算出所述植入虚拟支架后血管近端终点处的第一血流压力和 第一位置处的第二血流压力之间的压力降数值A P。
[0035] 优选的，所述参考管腔直径计算模块，以近端终点为参考点，根据第一几何参数、 第二几何参数，以及血管段上某点到参考点的距离X，计算出参考管腔直径函数;所述参考 管腔直径函数用于代表该段血管不同位置上的参考管腔直径随着该位置到参考点的距离X 变化的函数。
[0036] 优选的，该系统还包括归一化模块，用于在计算参考管腔直径函数过程中，对血管 段的从血管段近端终点到远端终点范围内的位置参数进行线性归一化处理。
[0037] 优选的，所述直径狭窄率是血管段上最严重病变的狭窄程度；
[0038] 优选的，所述几何参数差异计算模块，以近端终点为参考点，基于第四几何参数和 第一位置处的参考管腔直径，计算植入虚拟支架后第一位置处的几何参数差异。所述几何 参数差异函数是参考管腔直径函数和虚拟血管管腔几何参数之间的差异随着到参考点的 距离X变化的函数。
[0039] 优选的，该系统还包括多尺度差值导数计算模块，用于计算出植入虚拟支架后几 何参数差异函数在不同尺度下的差值导数函数。
[0040] 优选的，所述压力降计算模块，则通过多尺度差值导数计算模块获得的多个尺度 下的差值导数函数积分的加权以及由速度获取模块输出的植入虚拟支架后平均血流速度V 和平均血流速度V的平方V2,计算出植入虚拟支架后第一血流压力和第二血流压力之间的 压力降AP;其中，所述多个尺度包括两个或两个以上的尺度，所述尺度指的是分辨率，即数 值计算导数时相邻两点之间的距离。
[0041]优选的，该系统还包括二维冠脉造影模块，用于对血管的某一个角度下进行二维 冠脉造影，并对不同帧数下感兴趣区域进行图像配准；该血管段冠脉造影感兴趣区域是从 血管近端终点到远端终点。
[0042] 优选的，所述速度获取与计算模块，基于上述二维冠脉造影模块输出的不同帧数 下感兴趣区域进行图像配准数据，计算配准后的感兴趣区域内灰度直方图随心动周期变化 的灰度时间拟合函数，并从灰度时间拟合函数中得到该血管段在未植入虚拟支架前在冠脉 造影过程中造影剂的平均流动速度。并通过查相对血流速度与直径狭窄率表计算植入虚拟 支架之后的平均血流速度。
[0043] 优选的，所述相对血流速度与直径狭窄率表是直径狭窄率与对应的相对血流速度 列表，其存储在平均血流速度获取和计算模块或者该系统的另外一独立的存储模块中，本 发明并不以此为限制。所述相对血流速度是对血流速度归一化后的值，最大值为1，最小值 为0，与病人具体血流速度值无关。
[0044] 此外，本发明还提供了一种基于植入虚拟支架的血管血流储备分数FFR评估系统， 包括:几何参数数据获取模块，用于获得该段血管的几何参数，其中该血管包括近端终点和 远端终点，所述几何参数包括第一几何参数，代表该血管段近端横截面的面积或直径;第二 几何参数，代表该血管段远端横截面的面积或直径;第三几何参数，代表该未植入虚拟支架 前血管段位于近端终点和远端终点之间的第一位置的横截面面积或直径;位置数据获取模 块，用于获取上述第一位置的位置数据;参考管腔直径计算模块，以近端终点为参考点，基 于所述几何参数和血管段上的点到参考点的距离，计算出参考管腔直径函数;虚拟血管管 腔计算模块，接收虚拟支架植入位置，并根据第三几何参数和参考管腔直径函数，计算出植 入虚拟支架后虚拟血管管腔几何参数，记作第四几何参数，代表植入虚拟支架后该血管段 位于近端终点和远端终点之间的第一位置的横截面面积或直径。直径狭窄率计算模块，基 于第三几何参数和第一位置处的参考管腔直径，计算未植入虚拟支架前第一位置处的直径 狭窄率，基于第四几何参数和第一位置处的参考管腔直径，计算植入虚拟支架后第一位置 处的直径狭窄率;几何参数差异计算模块，基于参考管腔直径函数和第四几何参数，计算出 植入虚拟支架后虚拟血管几何参数差异函数;多尺度计算模块，用于在多个尺度下对植入 虚拟支架后几何参数差异函数求导，得到多个尺度对应的差值导数函数;所述尺度指的是 分辨率，即数值计算导数时相邻两点之间的距离;平均血流速度获取和计算模块，获取该血 管段在常规冠脉造影的平均血流速度，并通过查相对血流速度与直径狭窄率表计算植入虚 拟支架之后的平均血流速度;最大平均血流速度计算模块，基于存储在该模块中的对应表 通过查表方式获得该血管段植入虚拟支架后所能通过的最大平均血流速度;血流储备分数 计算模块，基于植入虚拟支架后多尺度差值导数函数和最大平均血流速度，获得所述血管 植入虚拟支架后第一位置处的第二血流压力与近端终点处的第一血流压力之间的比值，即 血流储备分数。
[0045] 优选的，所述相对血流速度与直径狭窄率表是直径狭窄率与对应的相对血流速度 列表，其存储在平均血流速度获取和计算模块或者该系统的另外一独立的存储模块中。所 述相对血流速度是对血流速度归一化后的值，最大值为1，最小值为0，与病人具体血流速度 值无关。
[0046] 优选的，所述最大血流速度获取模块通过查对应表获得最大血流速度，所述对应 表是病人在静息状态下冠脉的平均血流速度与心肌微循环充分扩张情况下对应的最大血 流速度列表，其存储在该最大血流速度获取模块或者该系统的另外一独立的存储模块中。
[0047] 本发明的有益效果在于:在"血管压力差与血流储备分数的计算方法及系统"的基 础上，实现了对存在不同程度病变情况下的血管植入虚拟支架，并计算和评估植入虚拟支 架后血管的压力差与血流储备分数，为临床医生对于多病变血管支架植入策略的选择、评 估预后提供了帮助。
【附图说明】
[0048] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它的附图。
[0049] 图IA为本发明的未植入虚拟支架前实际血管管腔与参考血管管腔结构对比示意 图；
[0050] 图IB为本发明的植入虚拟支架后实际血管管腔与参考血管管腔结构对比示意图；
[0051] 图2为本发明的植入虚拟支架后血管段参考管腔和实际管腔几何参数差异函数示 意图；
[0052] 图3A为本发明的第一尺度差值导数函数fKx)示意图；
[0053]图3B为本发明的第二尺度差值导数函数f2(x)示意图；
[0054]图4为本发明的植入虚拟支架后血管压降系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0055] 下面结合附图对本发明实施例一种应用程序推荐方法及装置进行详细描述。应当 明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都 属于本发明保护的范围。
[0056] 本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或【具体实施方式】，是本发明为进一步 解释具体的
【发明内容】
而列举的一系列优化的设置方式，而该些设置方式之间均是可以相互 结合或者相互关联使用的，除非在本发明明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方 式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或 实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本发明的保护范围的理解。
[0057] 实施例1:
[0058]本发明提供一种基于植入虚拟支架后评估血管压力降数值的方法，包括:接收一 段血管的几何参数，该血管包括近端终点和远端终点，所述几何参数包括第一几何参数，代 表该血管段近端横截面的面积或直径;第二几何参数，代表该血管段远端横截面的面积或 直径;第三几何参数，即实际血管管腔，代表未植入支架前该血管段位于近端终点和远端终 点之间的第一位置的横截面面积或直径;基于所述第一几何参数、第二几何参数、第三几何 参数以及第一位置的位置数据计算该血管第一位置处的参考管腔直径;接收虚拟支架植入 位置，所述植入位置是虚拟支架近端和远端到血管近端终点的距离。基于第三几何参数、虚 拟支架植入位置和第一位置处的参考管腔直径，计算出植入虚拟支架后虚拟血管管腔几何 参数，记作第四几何参数。所述第四几何参数代表植入虚拟支架后该血管段位于近端终点 和远端终点之间的第一位置的横截面面积或直径;接收该血管段植入支架前的平均血流速 度；
[0059]以近端终点为参考点，根据第一几何参数、第二几何参数，以及血管段上某点到参 考点的距离X，计算出参考管腔直径函数;所述参考管腔直径函数用于代表该段血管不同位 置上的参考管腔直径随着该位置到参考点的距离X变化的函数；
[0000]在一具体实施例中，计算参考管腔直径函数包括对血管段的从血管段近端终点到 远端终点范围内的位置参数进行线性归一化处理。
[0061 ]在一具体实施例中，以近端终点为参考点，根据虚拟支架植入位置，将虚拟支架位 置处的第三几何参数用该位置处参考管腔直径代替，计算出植入虚拟支架后虚拟血管管腔 几何参数，记作第四几何参数。
[0062] 在一具体实施例中，以近端终点为参考点，根据第四几何参数和参考管腔直径函 数，计算出植入虚拟支架后血管段的几何参数差异函数;所述几何参数差异函数是参考管 腔直径函数和虚拟血管管腔几何参数（即第四几何参数)的差异随着到参考点的距离X变化 的函数。
[0063] 在一具体实施例中，根据第三几何参数和参考管腔直径函数，计算出植入虚拟支 架之前血管段的直径狭窄率DS%;根据第四几何参数和参考管腔直径函数，计算出植入虚 拟支架之后血管段的直径狭窄率OS%';所述直径狭窄率DS%和OS%'分别代表支架植入前 和植入后该血管段上最严重病变的狭窄程度。
[0064] 在一具体实施例中，根据该血管段植入支架前的平均血流速度V，支架植入前后的 直径狭窄率DS% AS%'，通过查相对血流速度与直径狭窄率表，查相对血流速度与直径狭 窄率表，计算出支架植入后的平均血流速度V7 ;所述相对血流速度与直径狭窄率表是直径 狭窄率与对应的相对血流速度列表。所述相对血流速度是对血流速度归一化后的值，最大 值为1，最小值为〇，与病人具体血流速度值无关。
[0065] 在一具体实施例中，计算出虚拟支架植入后血管段的几何参数差异函数在η个尺 度下的差值导数函数，其中植入虚拟支架后第一血流压力和第二血流压力之间的压力降A P是根据所述η个尺度下的差值导数计算求得;所述尺度指的是分辨率，即数值计算导数时 相邻两点之间的距离，所述η个尺度为具有尺度各不相同的第一尺度、第二尺度、……、第η 尺度；
[0066] 所述第一尺度差值导数函数fKx)用于检测第一种病变特征所引起的真实管腔直 径和参考管腔直径之间的几何参数差异，忽略掉其他病变所引起的几何参数差异；
[0067] 所述第二尺度差值导数函数f2(x)用于检测第二种病变特征所引起的实管腔直径 和参考管腔直径之间的几何参数差异；
[0068] ……
[0069] 所述第η尺度差值导数函数fn(x)用于检测第η种病变特征所引起的实管腔直径和 参考管腔直径之间的几何参数差异;其中，所述η为大于1的自然数值。
[0070] 在一具体实施例中，通过上述η个尺度下差值导数函数心(1)、…、fn(x)积分的加权 以及植入支架后平均血流速度V和平均血流速度的平方V 2，可计算获得植入虚拟支架后第 一血流压力和第二血流压力之间的压力降ΔΡ。
[0071] 优选的，所述植入虚拟支架后第一血流压力和第二血流压力之间的压力降△ P的 计算公式为：
[0072] Δ P = αι [C1V+C2V2]*/f I (X)dx+a2[C1V+C2V2]/f 2(x)dx+· · · +an[C1V+C2V2]*/fn(x)dx
[0073] 其中，C1X2分别代表支架植入后平均血流速度V和平均血流速度平方V2的参数系 数， α?、α2、···、αη分别为不同尺度的差值导数函数Mxk^fn(X)的加权系数。
[0074]优选的，所述第一位置的位置数据是第一位置到血管近端终点之间的距离;所述 血管段的平均血流速度是血流从近端终点到远端终点之间的平均速度。
[0075] 在一具体实施例中，接收某一个角度下的二维冠脉造影，并对不同帧数下感兴趣 区域进行图像配准;该血管段冠脉造影感兴趣区域是从血管近端终点到远端终点。
[0076] 优选的，所述方法进一步还包括:计算配准后的感兴趣区域内灰度直方图随心动 周期变化的灰度时间拟合函数。
[0077]优选的，所述方法进一步还包括:从灰度时间拟合函数中得到该血管段在冠脉造 影过程中造影剂的平均流动速度。
[0078] 优选的，该血管段植入虚拟支架之前的平均血流速度V近似等于从灰度时间拟合 函数中计算的造影剂平均流动速度。
[0079] 下面将结合图1-3给予所述的计算方法进一步阐述，参见图1Α，所述方法包括:接 收一段血管的几何参数，包括:①血管近端终点P处的几何参数(横截面积或直径）；②血管 远端终点D处的几何参数(横截面积或直径）；③并以P点为参考点，得到位于P和D之间的血 管点的几何参数(横截面积或直径），以及该点距离参考点P的距离X。
[0080] 其中，可以通过多种方法获得几何参数，包括二维或三维的冠脉造影，计算机断层 扫描冠状动脉造影(CTA)，IVUS或者OCT。血管的几何参数主要考虑的是血管的横截面积和 直径。如果获得的是二维血管直径，可以假设血管横截面为圆形，计算得到血管横截面积。
[0081] 根据以上三种几何数据①②③，可以得到未植入虚拟支架前的血管参考(血管无 病变时)几何参数。并将它表示为到参考点P距离的线性函数。如图1所示，实线为实际血管 管腔，虚线为参考血管管腔。
[0082] 接收虚拟支架植入位置，将支架位置处几何数据③的几何参数(横截面积或直径） 用参考血管管腔替代，得到第四几何数据，代表植入虚拟支架后该血管段位于近端终点和 远端终点之间的第一位置的横截面面积或直径。并将它表示为到参考点P距离的线性函数， 如图IB实线代表植入虚拟支架后的血管管腔。
[0083] 如图2所示，表示图IB中植入虚拟支架后血管段参考管腔和实际管腔几何参数差 异函数F(X)。需要说明的，经过分析发现，当在单一尺度下计算该几何参数差异函数F(X) 时，所求得的第一血流压力和第二血流压力之间的压力差在所述血管为单一性病变情况下 的数值是准确的，但是，当血管为多种病变情况并存时，尤其是弥漫性病变，采用上述方法 所计算的压力差则出现了较大的误差，当所述单一尺度较小时，血管严重狭窄处的差值导 数函数值与轻度狭窄处的差值导数函数值近似，这样会低估严重狭窄对血流压力差的影 响；当所述单一尺寸较大时，血管轻度狭窄处的差值导数函数值为零，即无法检测出轻度狭 窄对血流压力差的影响。
[0084] 因此，为解决上述现有单一尺度下计算方法带来的技术缺陷，当血管为多种病变 情况并存时，优选采用计算出几何参数差异函数在η个尺度下的差值导数函数，并根据不同 尺度下的差值导数计算求得第一血流压力和第二血流压力之间的压力差。
[0085] 例如，优选的一个实施例中，采用计算几何参数差异函数在两个尺度下的差值导 数函数，其中第一血流压力和第二血流压力之间的压力差是根据所述两个尺度(包括具有 较大尺度的第一尺度和具有较小尺度的第二尺度)下的差值导数计算求得;所述第一尺度 差值导数函数fKx)用于检测大范围狭窄所引起的真实管腔直径和参考管腔直径之间的几 何参数差异，忽略掉局限性狭窄病变所引起的几何参数差值;所述第二尺度差值导数函数 f2(x)用于检测局部变化所引起的实管腔直径和参考管腔直径之间的几何参数差异。
[0086] 对图2中的差值函数F(X)在不同尺度下进行求导，得到不同尺度的差值导数函数。 [0087]大尺度差值导数函数：
[0088]
[0089]小尺度差值导数函数：
[0090]
[0091] 其中，Ah1SAh2o
[0092] 如图3Α和3Β所示，在大尺度Ah1下，局限性狭窄病变Α、Β处的F(X+Ahd-F(X)约为 零，所以fi(x)用于反应大范围狭窄所引起的真实管腔直径和参考管腔直径之间的几何参 数差值，而忽略掉局限性狭窄病变所引起的几何参数差异。在小尺度Ah 2下，可以同时找出 局限性狭窄病变A、B处以及大范围狭窄C的几何参数差异。但在小尺度差值导数函数f2(x)， 不同程度狭窄所引起的差值导数在函数值上基本相同，因此不能从差值导数f 2(x)的函数 值上反映出不同程度狭窄对压力差的不同影响。如果对不同尺度差值导数函数AUWPf2 (X)进行加权，则可以体现出不同程度狭窄对压力差的不同影响。
[0093] 注：上述所涉及的多尺度下计算方法可参见"血管压力差与血流储备分数的计算 方法及系统"（申请号丄吧015109013293，申请日：2015.12.08)专利中相关技术方案。 [0094] 实施例2
[0095]本发明还提供了一种基于植入虚拟支架的血管血流储备分数FFR的评估方法，包 括:获得病人未植入虚拟支架之前静息状态下的血管段平均血流速度V，可通过常规造影 (无需微循环充分扩张)方法获取该血管段植入虚拟支架之前的平均血流速度V;基于该平 均速度V获得病人植入虚拟支架之前心肌微循环充分扩张时的最大血流速度V max;基于植入 虚拟支架之前最大血流速度Vmax，支架植入前后的直径狭窄率，通过查相对血流速度与直径 狭窄率表，获得虚拟支架植入后最大血流速度V 7max。所述相对血流速度是对血流速度归一 化后的值，最大值为1，最小值为0，与病人具体血流速度无关。求解出上述虚拟支架植入后 最大血流速度对应的压力降A Pmax;利用下面公式获得虚拟支架植入后FFR数值:FFR= (P1-APmax)/Pl;其中，Pl代表某段血管的近端终点处的第一血流压力，可用心脏的舒张压与收 缩压近似估计，或者通过造影导管进行准确测量获得所述Pl的值。
[0096] 优选的，通过查对应表获得植入虚拟支架之前最大血流速度，所述对应表是病人 在静息状态下冠脉的平均血流速度与心肌微循环充分扩张情况下对应的最大血流速度列 表。
[0097] 优选的，采用实施例1中所述的方法获得某段血管的最大血流速度对应的压力差 A Pmax ο
[0098] 优选的，给定一个固定的最大血流速度Vmax，进而求解出FFR。
[0099] 实施例3
[0100]在一个具体的实施例中，本发明提供了一种基于植入虚拟支架后血管压力降数值 的评估系统，所述系统能够实现如上述实施例中示出的计算一段植入虚拟支架血管压力差 的方法，该系统包括:几何参数数据获取模块，用于获得血管的几何参数，该血管包括近端 终点和远端终点，所述几何参数包括第一几何参数，代表该血管段近端横截面的面积或直 径;第二几何参数，代表该血管段远端横截面的面积或直径;第三几何参数，即实际血管管 腔，代表未植入虚拟支架前该血管段位于近端终点和远端终点之间的第一位置的横截面面 积或直径;位置数据获取模块，用于获取上述第一位置的位置数据；参考管腔直径计算模 块，基于所述第一几何参数、第二几何参数、第三几何参数以及第一位置的位置数据计算该 血管第一位置处的参考管腔直径;虚拟血管管腔计算模块，接收虚拟支架植入位置，并根据 第三几何参数和参考管腔直径，计算出植入虚拟支架后虚拟血管管腔几何参数，记作第四 几何参数，所述第四几何参数代表植入虚拟支架后该血管段位于近端终点和远端终点之间 的第一位置的横截面面积或直径。直径狭窄率计算模块，基于第三几何参数和第一位置处 的参考管腔直径，计算未植入虚拟支架前第一位置处的直径狭窄率，基于第四几何参数和 第一位置处的参考管腔直径，计算植入虚拟支架后第一位置处的直径狭窄率;几何参数差 异计算模块，基于第四几何参数和第一位置处的参考管腔直径，计算植入虚拟支架后虚拟 血管第一位置处的几何参数差异;速度获取和计算模块，用于获得该血管段未植入虚拟支 架之前的平均血流速度并通过查相对血流速度与直径狭窄率表计算植入虚拟支架之后的 平均血流速度;压力降计算模块，获得由几何参数差异计算模块输出的植入虚拟支架后第 一位置处的几何参数差异数据、由速度获取模块输出的植入虚拟支架后平均血流速度以及 平均血流速度平方值，计算出所述植入虚拟支架后血管近端终点处的第一血流压力和第一 位置处的第二血流压力之间的压力降数值A P。
[0101 ]在一个具体的实施例中，所述参考管腔直径计算模块，以近端终点为参考点，根据 第一几何参数、第二几何参数，以及血管段上某点到参考点的距离X，计算出参考管腔直径 函数;所述参考管腔直径函数用于代表该段血管不同位置上的参考管腔直径随着该位置到 参考点的距离X变化的函数；
[0102] 在一个具体的实施例中，该系统还包括归一化模块，用于在计算参考管腔直径函 数过程中，对血管段的从血管段近端终点到远端终点范围内的位置参数进行线性归一化处 理。
[0103] 在一个具体的实施例中，直径狭窄率是血管段上最严重病变的狭窄程度；
[0104] 在一个具体的实施例中，所述几何参数差异计算模块，以近端终点为参考点，基于 第四几何参数和第一位置处的参考管腔直径，计算植入虚拟支架后第一位置处的几何参数 差异。所述几何参数差异函数是参考管腔直径函数和虚拟血管管腔几何参数之间的差异随 着到参考点的距离X变化的函数。
[0105] 在一个具体的实施例中，该系统还包括多尺度差值导数计算模块，用于计算出植 入虚拟支架后几何参数差异函数在不同尺度下的差值导数函数。
[0106] 在一个具体的实施例中，所述压力降计算模块，则通过多尺度差值导数计算模块 获得的多个尺度下的差值导数函数积分的加权以及由速度获取模块输出的植入虚拟支架 后平均血流速度V和平均血流速度V的平方V2,计算出植入虚拟支架后第一血流压力和第二 血流压力之间的压力降AP;其中，所述多个尺度包括两个或两个以上的尺度，所述尺度指 的是分辨率，即数值计算导数时相邻两点之间的距离。
[0107] 在一个具体的实施例中，该系统还包括二维冠脉造影模块，用于对血管的某一个 角度下进行二维冠脉造影，并对不同帧数下感兴趣区域进行图像配准;该血管段冠脉造影 感兴趣区域是从血管近端终点到远端终点。
[0108] 在一个具体的实施例中，所述速度获取与计算模块，基于上述二维冠脉造影模块 输出的不同帧数下感兴趣区域进行图像配准数据，计算配准后的感兴趣区域内灰度直方图 随心动周期变化的灰度时间拟合函数，并从灰度时间拟合函数中得到该血管段在未植入虚 拟支架前在冠脉造影过程中造影剂的平均流动速度。并通过查相对血流速度与直径狭窄率 表计算植入虚拟支架之后的平均血流速度。
[0109] 在一个具体的实施例中，所述相对血流速度与直径狭窄率表是直径狭窄率与对应 的相对血流速度列表，其存储在平均血流速度获取和计算模块或者该系统的另外一独立的 存储模块中。所述相对血流速度是对血流速度归一化后的值，最大值为1，最小值为〇，与病 人具体血流速度值无关。
[0110] 实施例4
[0111] 在又一个具体的实施例中，本发明提供了一种基于植入虚拟支架的血管血流储备 分数FFR评估系统，所述系统能够实现如上述实施例中示出的计算一段植入虚拟支架血管 血流储备分数FFR的方法，该系统包括:几何参数数据获取模块，用于获得该段血管的几何 参数，其中该血管包括近端终点和远端终点，所述几何参数包括第一几何参数，代表该血管 段近端横截面的面积或直径;第二几何参数，代表该血管段远端横截面的面积或直径;第三 几何参数，代表该未植入虚拟支架前血管段位于近端终点和远端终点之间的第一位置的横 截面面积或直径;位置数据获取模块，用于获取上述第一位置的位置数据;参考管腔直径计 算模块，以近端终点为参考点，基于所述几何参数和血管段上的点到参考点的距离，计算出 参考管腔直径函数;虚拟血管管腔计算模块，接收虚拟支架植入位置，并根据第三几何参数 和参考管腔直径函数，计算出植入虚拟支架后虚拟血管管腔几何参数，记作第四几何参数， 其代表植入虚拟支架后该血管段位于近端终点和远端终点之间的第一位置的横截面面积 或直径。直径狭窄率计算模块，基于第三几何参数和第一位置处的参考管腔直径，计算未植 入虚拟支架前第一位置处的直径狭窄率，基于第四几何参数和第一位置处的参考管腔直 径，计算植入虚拟支架后第一位置处的直径狭窄率;几何参数差异计算模块，基于参考管腔 直径函数和第四几何参数，计算出植入虚拟支架后虚拟血管几何参数差异函数;多尺度计 算模块，用于在多个尺度下对植入虚拟支架后几何参数差异函数求导，得到多个尺度对应 的差值导数函数;所述尺度指的是分辨率，即数值计算导数时相邻两点之间的距离;平均血 流速度获取和计算模块，获取该血管段在常规冠脉造影的平均血流速度，并通过查相对血 流速度与直径狭窄率表计算植入虚拟支架之后的平均血流速度;最大平均血流速度计算模 块，基于存储在该模块中的对应表通过查表方式获得该血管段植入虚拟支架后所能通过的 最大平均血流速度;血流储备分数计算模块，基于植入虚拟支架后多尺度差值导数函数和 最大平均血流速度，获得所述血管植入虚拟支架后第一位置处的第二血流压力与近端终点 处的第一血流压力之间的比值，即血流储备分数。
[0112] 在一个具体的实施例中，所述相对血流速度与直径狭窄率表是直径狭窄率与对应 的相对血流速度列表，其存储在平均血流速度获取和计算模块或者该系统的另外一独立的 存储模块中。所述相对血流速度是对血流速度归一化后的值，最大值为1，最小值为〇，与病 人具体血流速度值无关。
[0113] 在一个具体的实施例中，所述最大血流速度获取模块通过查对应表获得最大血流 速度，所述对应表是病人在静息状态下冠脉的平均血流速度与心肌微循环充分扩张情况下 对应的最大血流速度列表，其存储在该最大血流速度获取模块或者该系统的另外一独立的 存储模块中。
[0114] 需要指出的是，上述系统及功能模块仅仅为示例性的给出了其实现该方案的基本 结构，然而并非唯一的结构。
[0115] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以 通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质 中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁 碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
[0116] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应 涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种基于植入虚拟支架后血管压力降数值的评估方法，包括： 接收一段血管的几何参数，该血管包括近端终点和远端终点，所述几何参数包括第一 几何参数，代表该血管段近端横截面的面积或直径;第二几何参数，代表该血管段远端横截 面的面积或直径;第三几何参数，即实际血管管腔，代表未植入支架前该血管段位于近端终 点和远端终点之间的第一位置的横截面面积或直径； 基于所述第一几何参数、第二几何参数、第三几何参数以及第一位置的位置数据，计算 该血管第一位置处的参考管腔直径； 接收虚拟支架植入位置，所述植入位置是虚拟支架近端和远端到血管近端终点的距 离； 基于第三几何参数、虚拟支架植入位置和第一位置处的参考管腔直径，计算植入虚拟 支架后虚拟血管管腔的第四几何参数，所述第四几何参数代表植入虚拟支架后该血管段位 于近端终点和远端终点之间的第一位置的横截面面积或直径； 接收该血管段植入支架前的平均血流速度； 基于第三几何参数和第一位置处的参考管腔直径，计算植入支架前第一位置处的直径 狭窄率;基于第四几何参数和第一位置处的参考管腔直径，计算植入虚拟支架后第一位置 处的直径狭窄率和几何参数差异； 基于植入支架前的平均血流速度、支架植入前后的直径狭窄率，查相对血流速度与直 径狭窄率表，获得虚拟支架植入后的平均血流速度； 基于植入虚拟支架后第一位置处的几何参数差异、血管平均血流速度V和平均血流速 度的平方V2,获得所述血管植入虚拟支架后近端终点处的第一血流压力和第一位置处的第 二血流压力之间的压力降数值Δ P。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步还包括： 以近端终点为参考点，根据第一几何参数、第二几何参数，以及血管段上某点到参考点 的距离X，计算出参考管腔直径函数;所述参考管腔直径函数代表该段血管不同位置上的参 考管腔直径随着该位置到参考点的距离X变化的函数。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于:计算参考管腔直径函数，包括对血管段的 从血管段近端终点到远端终点范围内的位置参数进行线性归一化处理。4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步还包括： 所述计算植入虚拟支架后虚拟血管管腔的第四几何参数，进一步包括，以近端终点为 参考点，根据虚拟支架植入位置，将虚拟支架位置处的第三几何参数用该位置处参考管腔 直径代替。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括： 以近端终点为参考点，根据第四几何参数和参考管腔直径函数，计算出植入虚拟支架 后血管段的几何参数差异函数;所述几何参数差异函数是参考管腔直径函数和第四几何参 数的差异随着到参考点的距离X变化的函数。6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括： 根据第三几何参数和参考管腔直径函数，计算出植入虚拟支架之前血管段的直径狭窄 率DS%;根据第四几何参数和参考管腔直径函数，计算出植入虚拟支架之后血管段的直径 狭窄率DS%'。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括： 根据该血管段植入支架前的平均血流速度V，支架植入前后的直径狭窄率DS% ， 通过查相对血流速度与直径狭窄率表，计算出支架植入后的平均血流速度疒。8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于： 所述相对血流速度与直径狭窄率表是直径狭窄率与对应的相对血流速度列表;所述相 对血流速度是对血流速度归一化后的值，最大值为1，最小值为0。9. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 计算出虚拟支架植入后血管段的几何参数差异函数在η个尺度下的差值导数函数fi (χ)、···、?·η(Χ)，其中植入虚拟支架后第一血流压力和第二血流压力之间的压力降ΔΡ是根 据所述η个尺度下的差值导数计算求得； 所述η为大于1的自然数值;所述尺度指的是分辨率，即数值计算导数时相邻两点之间 的距离。10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括： 通过上述η个尺度下差值导数函数心(1)、…、fn(x)积分的加权以及植入支架后平均血 流速度V和平均血流速度的平方V2,计算植入虚拟支架后第一血流压力和第二血流压力之 间的压力降ΔΡ。11. 根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括:所述植入虚拟 支架后第一血流压力和第二血流压力之间的压力降A P的计算公式为： Δ P = αι[C1V+C2V2]*/f 1 (x)dx+a2[C1V+C2V2]/f2(x)dx+· · · +an[C1V+C2V2]*/fn(x)dx 其中，&、C2分别代表支架植入后平均血流速度V和平均血流速度平方V2的参数系数，cn、 α2、···、αη分别为不同尺度的差值导数函数的加权系数。12. 根据权利要求1-10中任一所述的方法，其特征在于:所述第一位置的位置数据是第 一位置到血管近端终点之间的距离;所述血管段的平均血流速度是血流从近端终点到远端 终点之间的平均速度。13. 根据权利要求1-10中任一所述的方法，其特征在于:该方法还包括接收某一个角度 下的二维冠脉造影，并对不同帧数下感兴趣区域进行图像配准；该血管段冠脉造影感兴趣 区域是从血管近端终点到远端终点。14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于:所述方法还包括计算配准后的感兴趣区 域内灰度直方图随心动周期变化的灰度时间拟合函数。15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于:该方法还包括从灰度时间拟合函数中得 到该血管段在冠脉造影过程中造影剂的平均流动速度。16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，该血管段植入虚拟支架之前的平均血流 速度V近似等于从灰度时间拟合函数中计算的造影剂平均流动速度。17. -种基于植入虚拟支架的血管血流储备分数FFR的评估方法，包括： 获得未植入虚拟支架前静息状态下的血管段平均血流速度V; 基于所述平均速度V获得植入虚拟支架之前心肌微循环充分扩张时的最大血流速度 Vmax ； 基于所述最大血流速度vmax、支架植入前后的直径狭窄率，通过查相对血流速度与直径 狭窄率表，获得虚拟支架植入后最大血流速度疒max; 计算虚拟支架植入后最大血流速度V\ax对应的压力降△ pmax; 利用下面公式计算虚拟支架植入后FFR数值： FFR=(Pl-APmax)/Pl； 其中，P1代表某段血管的近端终点处的第一血流压力。18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括： 通过查对应表获得植入虚拟支架之前最大血流速度，所述对应表是病人在静息状态下 冠脉的平均血流速度与心肌微循环充分扩张情况下对应的最大血流速度列表。19. 一种基于植入虚拟支架后血管压力降数值的评估系统，所述系统包括： 几何参数数据获取模块，用于获得血管的几何参数，所述血管包括近端终点和远端终 点，所述几何参数包括第一几何参数，代表该血管段近端横截面的面积或直径;第二几何参 数，代表该血管段远端横截面的面积或直径;第三几何参数，代表未植入虚拟支架前该血管 段位于近端终点和远端终点之间的第一位置的横截面面积或直径； 位置数据获取模块，用于获取所述第一位置的位置数据； 参考管腔直径计算模块，基于所述第一几何参数、第二几何参数、第三几何参数以及第 一位置的位置数据，计算该血管第一位置处的参考管腔直径； 虚拟血管管腔计算模块，接收虚拟支架植入位置，并根据第三几何参数和参考管腔直 径，计算出植入虚拟支架后虚拟血管管腔的第四几何参数，代表植入虚拟支架后该血管段 位于近端终点和远端终点之间的第一位置的横截面面积或直径； 直径狭窄率计算模块，基于第三几何参数和第一位置处的参考管腔直径，计算未植入 虚拟支架前第一位置处的直径狭窄率，以及基于第四几何参数和第一位置处的参考管腔直 径，计算植入虚拟支架后第一位置处的直径狭窄率； 几何参数差异计算模块，基于第四几何参数和第一位置处的参考管腔直径，计算植入 虚拟支架后虚拟血管第一位置处的几何参数差异； 速度获取和计算模块，用于获得该血管段未植入虚拟支架之前的平均血流速度，并通 过查相对血流速度与直径狭窄率表获取植入虚拟支架之后的平均血流速度； 压力降计算模块，获得所述几何参数差异数据、由速度获取和计算模块输出的植入虚 拟支架后平均血流速度V以及平均血流速度平方值V2,计算出所述植入虚拟支架后血管近 端终点处的第一血流压力和第一位置处的第二血流压力之间的压力降数值A P。20. 根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述参考管腔直径计算模块，以近端终 点为参考点，根据第一几何参数、第二几何参数，以及血管段上某点到参考点的距离X，计算 出参考管腔直径函数;所述参考管腔直径函数用于代表该段血管不同位置上的参考管腔直 径随着该位置到参考点的距离X变化的函数。21. 根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述系统还包括归一化模块，用于在计 算参考管腔直径函数过程中，对血管段的从血管段近端终点到远端终点范围内的位置参数 进行线性归一化处理。22. 根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述直径狭窄率是血管段上最严重病变 的狭窄程度。23. 根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述几何参数差异计算模块，以近端终 点为参考点，基于第四几何参数和第一位置处的参考管腔直径，计算植入虚拟支架后第一 位置处的几何参数差异;所述几何参数差异函数是参考管腔直径函数和虚拟血管管腔几何 参数之间的差异随着到参考点的距离X变化的函数。24. 根据权利要求23所述的系统，其特征在于，该系统还包括多尺度差值导数计算模 块，用于计算出植入虚拟支架后几何参数差异函数在不同尺度下的差值导数函数； 所述压力降计算模块，则通过多尺度差值导数计算模块获得的多个尺度下的差值导数 函数积分的加权以及由速度获取和计算模块输出的植入虚拟支架后平均血流速度V和平均 血流速度的平方V2,计算出植入虚拟支架后第一血流压力和第二血流压力之间的压力降Δ P; 其中，所述多个尺度包括两个或两个以上的尺度，所述尺度指的是分辨率，即数值计算 导数时相邻两点之间的距离。25. 根据权利要求19所述的系统，其特征在于，该系统还包括二维冠脉造影模块，用于 对血管的某一个角度下进行二维冠脉造影，并对不同帧数下感兴趣区域进行图像配准;该 血管段冠脉造影感兴趣区域是从血管近端终点到远端终点。26. 根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述速度获取和计算模块，基于所述二 维冠脉造影模块输出的图像配准数据，计算配准后的感兴趣区域内灰度直方图随心动周期 变化的灰度时间拟合函数，并从灰度时间拟合函数中得到该血管段在未植入虚拟支架前在 冠脉造影过程中造影剂的平均流动速度，并通过查相对血流速度与直径狭窄率表计算植入 虚拟支架之后的平均血流速度。27. 据权利要求26所述的系统，其特征在于，所述相对血流速度与直径狭窄率表是直径 狭窄率与对应的相对血流速度列表;所述相对血流速度是对血流速度归一化后的值，最大 值为1，最小值为0。28. -种基于植入虚拟支架的血管血流储备分数FFR评估系统，其特征在于，所述系统 包括： 几何参数数据获取模块，用于获得该段血管的几何参数，其中该血管包括近端终点和 远端终点，所述几何参数包括第一几何参数，代表该血管段近端横截面的面积或直径;第二 几何参数，代表该血管段远端横截面的面积或直径;第三几何参数，代表未植入虚拟支架前 血管段位于近端终点和远端终点之间的第一位置的横截面面积或直径； 位置数据获取模块，用于获取所述第一位置的位置数据； 参考管腔直径计算模块，以近端终点为参考点，基于所述几何参数和血管段上的点到 参考点的距离，计算参考管腔直径函数； 虚拟血管管腔计算模块，接收虚拟支架植入位置，并根据第三几何参数和参考管腔直 径函数，计算出植入虚拟支架后虚拟血管的第四几何参数，代表植入虚拟支架后该血管段 位于近端终点和远端终点之间的第一位置的横截面面积或直径； 直径狭窄率计算模块，基于第三几何参数和第一位置处的参考管腔直径，计算未植入 虚拟支架前第一位置处的直径狭窄率，基于第四几何参数和第一位置处的参考管腔直径， 计算植入虚拟支架后第一位置处的直径狭窄率； 几何参数差异计算模块，基于参考管腔直径函数和第四几何参数，计算植入虚拟支架 后虚拟血管几何参数差异函数； 多尺度计算模块，用于在多个尺度下对植入虚拟支架后几何参数差异函数求导，得到 多个尺度对应的差值导数函数;所述尺度指的是分辨率，即数值计算导数时相邻两点之间 的距离； 平均血流速度获取和计算模块，获取该血管段在常规冠脉造影的平均血流速度;并通 过查相对血流速度与直径狭窄率表计算植入虚拟支架之后的平均血流速度； 最大平均血流速度计算模块，通过查表方式获得该血管段植入虚拟支架后所能通过的 最大平均血流速度； 血流储备分数计算模块，基于所述多尺度差值导数函数和最大平均血流速度，获得所 述血管植入虚拟支架后第一位置处的第二血流压力与近端终点处的第一血流压力之间的 比值，即为血流储备分数。29. 根据权利要求28所述的系统，其特征在于，所述速度获取和计算模块，基于上述二 维冠脉造影模块输出的不同帧数下感兴趣区域进行图像配准数据，计算配准后的感兴趣区 域内灰度直方图随心动周期变化的灰度时间拟合函数，并从灰度时间拟合函数中得到该血 管段在未植入虚拟支架前在冠脉造影过程中造影剂的平均流动速度;并通过查相对血流速 度与直径狭窄率表计算植入虚拟支架之后的平均血流速度。30. 据权利要求29所述的系统，其特征在于，所述相对血流速度与直径狭窄率表是直径 狭窄率与对应的相对血流速度列表，所述相对血流速度是对血流速度归一化后的值，最大 值为1，最小值为0。31. 根据权利要求30所述的系统，其特征在于，所述最大血流速度获取模块通过查对应 表获得最大血流速度，所述对应表是病人在静息状态下冠脉的平均血流速度与心肌微循环 充分扩张情况下对应的最大血流速度列表。
【文档编号】A61B34/10GK106073894SQ201610379167
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】涂圣贤, 楚淼, 徐波, 刘冰, 陈亚珠
【申请人】博动医学影像科技（上海）有限公司