定量血流分数分析装置的制作方法

本实用新型涉及医疗测试领域，尤其涉及一种定量血流分数分析装置。

背景技术：

人体血液中的脂类及糖类物质在血管壁上的沉积将在血管壁上形成斑块，继而导致血管狭窄；特别是发生在心脏冠脉附近的血管狭窄将导致心肌供血不足，诱发冠心病、心绞痛等病症，对人类的健康造成严重威胁。据统计，我国现有冠心病患者约1100万人，介入手术治疗患者数量每年增长大于10％。

冠脉造影、CT等常规医用检测手段虽然可以显示心脏冠脉血管狭窄的严重程度，但是并不能准确评价冠脉的缺血情况。为提高冠脉血管功能评价的准确性，1993年Pijls提出了通过压力测定推算冠脉血管功能的新指标——血流储备分数(Fractional Flow Reserve，FFR)，经过长期的基础与临床研究， FFR已成为冠脉狭窄功能性评价的金标准。

血流储备分数(FFR)通常是指心肌血流储备分数，定义为病变冠脉能为心肌提供的最大血流与该冠脉完全正常时最大供血流量之比，研究表明，在冠脉最大充血状态下，血流量的比值可以用压力值来代替。即FFR值的测量可在冠脉最大充血状态下，通过压力传感器对冠脉远端狭窄处的压力和冠脉狭窄近端压力进行测定继而计算得出。近年来，基于压力导丝测量FFR值的方法逐渐进入临床应用，成为冠心病患者获得精准诊断的有效方法；然而，由于压力导丝在介入过程中易对病人的血管造成损伤；同时，通过压力导丝对FFR值进行测定需要注射腺苷/ATP等药物保证冠脉达到最大充血状态，部分病人会因药物的注射感到不适，使得基于压力导丝测量FFR值的方法存在较大的局限性。此外，虽然基于压力导丝引导的FFR的测定是冠脉狭窄血液动力学的重要指标，但是由于压力导丝的造价高，介入血管过程操作困难，因此严重限制了基于压力导丝测量FFR值的方法的推广及使用。

随着CT与三维造影重建技术的发展及3D冠状动脉几何重建技术在血液力学研究领域的推广应用，同时，为减少FFR值测量过程中对人体带来的伤害及测量成本，基于医疗影像学的FFR计算技术已成为研究重点。

现有技术中，Taylor等人将计算机流体力学应用于计算机断层扫描冠状动脉造影(CTA)中，利用CTA得到冠脉解剖数据，包括血管供应心肌的体积和质量等，估算出最大冠脉血流量，模拟出血管下游微循环阻力，作为计算流体力学仿真的边界条件进行流体方程求解，得到计算FFR的非侵入式方法FFRCT。

此外，另有一种新的计算血流储备分数(FFR)的计算机模型。即通过三维定量冠脉造影术(QCA)得到血管的几何模型，利用三维QCA和帧计数 (TIMI)得到充血状态下的平均血流量，把充血状态下的平均血流量和导管测得的平均血流压力当做计算流体力学仿真的入口边界条件，求解流体力学方程得到FFR的方法FFRQCA。

基于FFRQCA的测试原理，涂圣贤等人对其进行了进一步改进，得到了一种基于三维定量冠脉造影(QCA)影像重建计算FFR的分析技术——定量血流分数(QFR，Quantitative Flow Reserve)。定量血流分数(QFR)分析技术在应用过程中无需手术耗材(压力导丝或其它压力传感器)与微循环扩张药 (腺苷/ATP)，仅通过对冠脉造影影像进行分析，就可以获得FFR结果并实现狭窄病变的功能学评估；同时，相较于原有的FFRQCA，QFR的计算更加快速准确，可实现手术过程中冠脉血管情况的实时监控。

现有技术中，定量血流分数(QFR)测试系统主要是通过引入两幅体位角度相差≥25°的冠脉X射线造影影像，经过自动定义径线算法和自动轮廓检测算法进行血管管腔边界提取，然后对提取的血管进行三维重建；最后，利用三维重建模型与帧计数方法获得特定血流速度，计算出整个重建血管QFR 分布图，从而判断该段冠脉功能性狭窄的情况。

然而，受到现有技术中定量血流分数(QFR)测试系统的结构影响，定量血流分数(QFR)测试系统在实际应用过程中仍存在诸多问题。如冠脉血管影像在重建过程中，其控制信号只能由操作室产生，重建后三维可视化及定量化所需的控制信号也需要在操作室进行控制；即在定量血流分数(QFR)测试系统在实际使用过程中，需有分析人员与手术医生配合操作，根据手术医生的手势或要求进行图像数据的选择和调整，因此在分析人员与手术医生配合的过程中若出现理解沟通错误，则将导致测试结果的偏差，使得手术无法顺利进行影响手术的结果。

进一步的，由于每个人的心脏形状的差异及冠脉走形的差异，在使用定量血流分数(QFR)测试系统对两幅不同体位的冠脉X射线造影影像进行拟合时，若单纯依靠手术医生的经验进行冠脉X射线造影影像的选择，可能存在较多的重叠或缩短，致使选取的冠脉X射线造影影像拟合重建程度低，无法真实反映冠脉血管的狭窄情况；因此，手术医生需在分析人员的指导帮助下进行冠脉X射线造影影像的选择。故，定量血流分数(QFR)测试系统在实际应用过程中单纯的操作室操作或手术室操作并不能满足定量血流分数 (QFR)测试系统的测试要求。

此外，在公开号为：CN105662387B的专利文献，虽然提供了一种具有双工作模式的获取血流储备分数值的系统，使得操作室的分析人员和手术室的手术医生能够交互的输入参数控制数据或显示控制数据，从而高效地、精准地完成血流储备分数中选取和显示操作。但在实际应用过程中，仍然存在手术医生无法在手术的同时，进行系统图像角度的选择和调整操作，降低了现有技术中具有双工作模式的获取血流储备分数值的系统的实用性。

有鉴于此，确有必要提供一种新的定量血流分数分析装置，以在一定程度上解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，连接牢固的定量血流分数分析装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种定量血流分数分析装置，用于三维冠脉造影重建和定量血流分数分析，包括：控制模块、电源模块、数据显示模块、信号输入模块、信号输出模块、数据采集模块和保护模块；所述控制模块包括控制所述定量血流分数分析装置在正常工作模式下运行以及控制各模块功能实现的工控机，所述电源模块为整个所述定量血流分数分析装置提供所需电源，数据显示模块为显示器，所述显示器与所述工控机通过连接机构连接，所述连接机构包括显示器连接端、主机连接端以及用于连接所述显示器连接端与所述主机连接端的支撑结构。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述显示器连接端相对于所述主机连接端可沿水平方向旋转，且旋转的角度范围为0°～360°。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述显示器与所述支撑结构之间形成夹角，所述夹角可在0°～90°之间进行调整。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述支撑结构与所述主机之间形成夹角，所述夹角可在0°～90°之间进行调整。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述显示器连接端相对于所述主机沿高度方向升高或降低。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述支撑结构由至少3段直径不同的连接部件构成，所述连接部件之间环环相套，由所述连接部件的收缩和拉伸从而调整显示器的高度。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，将所述控制模块、电源模块收容在外壳体内，所述外壳体包括呈圆弧形状设置的外壳、后面板、上平面，所述外壳体上设有自所述外壳体外部向所述外壳体内部凹陷的通孔。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述外壳侧面设有USB接口。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述后面板上设有面板锁、重启按钮、USB接口、信号接口、网络接口以及电源开关插座。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述上平面上设有键盘架和凹槽。

由以上技术方案可知，本实用新型定量血流分数分析装置，通过控制模块、电源模块、数据显示模块、信号输入模块、信号输出模块、数据采集模块和保护模块之间相互配合实现了三维冠脉造影重建和定量血流分数分析，增大了定量血流分数分析装置的应用范围，提高了定量血流分数值的准确性。

附图说明

图1为本实用新型定量血流分数分析装置整体图。

图2为本实用新型定量血流分数分析装置的操作流程图。

附图标记：100-定量血流分数分析装置；1-显示器；2-外壳体；21-外壳；211-USB接口；22-后面板；221-面板锁；222-重启按钮；223-信号接口；224-网络接口；225-电源开关；23-上平面；24-通孔；3-连接机构；31- 显示器连接端；32-工控机连接端；33-支撑结构；4-滚轮；5-键盘。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

请参图1所示的一种定量血流分数分析装置100。所述定量血流分数分析装置100用于三维冠脉造影重建和定量血流分数分析，包括控制模块、电源模块、数据显示模块、操作模块、信号输入模块、信号输出模块、数据采集模块和保护模块。

所述控制模块包括控制所述定量血流分数分析装置100在正常工作模式下运行以及控制各模块功能实现的工控机。选择所述工控机作为主机，因为所述工控机抗电磁干扰能力强，对于医疗器械检测中的电磁兼容性检测更具优势，与普通电脑主机相比，所述工控机具有更强的抗冲击和抗震动能力。

所述电源模块为整个所述定量血流分数分析装置100提供所需电源，包括为所述工控机提供的220V交流电源和12V直流电源。

数据显示模块为显示器1，所述显示器1采用医用可触摸显示器，通过所述显示器1将定量血流分数重建模型以及造影图像等信息显示出来。所述显示器1由所述电源模块控制适配器将220V交流电源转化为12V直流电源供电。

所述信号输入模块包括键盘5、鼠标和触摸笔，通过所述键盘5、鼠标以及触摸笔三者将所需信息输入到定量血流分数分析装置100中。

所述信号输出模块为信号接口223，所述信号接口223包括VGA信号接口和DVI信号接口。所述VGA是视频图形序列，具有显示速率高、分辨率高等优点，由于VGA信号是模拟信号，而显示器1接收的是数字信号，因此VGA接口需要将模拟信号转变为数字信号传输给显示器1。DVI是数字视频接口，有画面清晰、接口速度快等优点。在本实施方式中设置两种接口，一是可以根据不同需要切换信号接口，二是可以作为备用信号接口，当其中一个信号接口出现故障，可以使用另一个信号接口。

所述数据采集模块包括USB接口211和以及网卡，所述网卡为无线网卡和有线网卡，便于系统从其他设备或PACS系统导入所需的造影图像文件。

所述保护模块为隔离变压器或不间断电源，在本实施方式中采用隔离变压器，所述隔离变压器将电源输入端和输出端隔离，从而对电源输入端起到很好的保护和隔离作用，同时也给提供了良好的电源。在医疗设备中应用比较广泛，即使医院一般不会出现停电，也可以防止浪涌等事故，保证整个设备的用电安全，同时隔离变压器不含电池，用于医疗器械的检测也很方便。

在本实施方式中，所述显示器1与所述工控机通过连接机构3连接，所述连接机构3包括显示器连接端31、工控机连接端32以及用于连接所述显示器连接端31与所述工控机连接端32的支撑结构33。所述显示器连接端31与所述显示器1电性相连，所述工控机连接端32与所述工控机电性相连。

如图1所示。所述连接机构3与所述显示器连接端31可以固定连接，所述连接机构3与所述工控机连接端32固定连接。即所述显示器连接端31与所述工控机连接端32的相对位置均不可以调整。

与所述显示器1与所述工控机固定连接不同的是，在其它的实施方式中，所述显示器1相对于所述工控机的位置可以调整。所述支撑结构33设有至少3段直径不同的连接部件(未图示)，从上到下一次为第一段连接部件、第二段连接部件……倒数第二段连接部件、最后一段连接部件，所述显示器连接端31与第一段连接部件相连接，所述工控机连接端32与所述最后一段连接部件相连接，所述每段连接部件之间环环相套。当所述连接部件环环相套在一起，所述显示器1的高度最低。当所述每一段连接部件首尾相连全部拉伸开，则所述显示器1的高度为最大值，调节套接在一起的所述连接部件可即实现所述显示器1沿高度方向的位置调整。

所述显示器连接端31与所述第一段连接部件相对于所述工控机连接端32水平方向旋转，所述旋转角度的范围为0°～360°。

所述显示器1与所述支撑结构33之间形成夹角，所述夹角可在0°～90°之间进行调整。

所述支撑结构33与所述工控机之间设有枢轴连接，所述支撑结构33 与所述主机之间形成夹角，所述夹角可在0°～90°之间进行调整。

所述支撑结构33设有所述若干段连接部件，通过所述若干段连接部件之间的拉伸或者压缩，可实现所述显示器1在高度方向上的位置调整。所述显示器1与所述支撑结构33之间形成夹角，通过对所述夹角范围的调整，可实现所述显示器1俯仰角的变化。所述支撑结构33与所述工控机之间形成夹角，通过所述夹角范围的调整，也可实现所述显示器俯仰角的变化。这三种方式都是为了便于操作这观看所述显示器1。同时这三种方式可以单独使用，也可以两两结合使用，也可以三种方式同时应用到产品中。

所述定量血流分数分析装置100还设有收容所述控制模块、电源模块的外壳体2，所述外壳体2包括呈圆弧形状设置的外壳21、后面板22上平面23，所述外壳体2上设有自所述外壳体2外部向所述外壳体2内部凹陷的通孔24，所述通孔24沿四个角设置，以便于操作者在移动(推动、拉动、抬动)所述工控机的过程中以所述通孔24为把手(着力点)。所述外壳21侧面还设有USB接口211，用以与所述鼠标和键盘5连接。

所述后面板22上设有面板锁221、重启按钮222、USB接口211、信号接口223、网络接口224以及电源开关225插座。所述USB接口211和网络接口224用以系统从其他设备或PACS系统导入所需的造影图像文件，所述信号接口223包括VGA信号接口和DVI信号接口，可以根据不同需要切换信号接口，或者作为备用信号接口，当其中一个信号接口出现故障，可以使用另一个信号接口。所述上平面23上设有键盘架51和凹槽 (未图示)，所述键盘5架上放置所述键盘5，避免操作者的误操作，所述凹槽用以放置所述触摸笔，防止所述触摸笔在不使用时掉落。

所述外壳体下面还设有万向轮4，在本实施方式中，设有4个万向轮，方便所述定量血流分数分析装置100移动。所述定量血流分数分析装置100 还包括安全接地装置。

请参图2所示，为本实用新型提供定量血流分数分析装置100操作流程图。

S1，定量血流分数测量分析；

系统启动后，先进行自检模式，检测系统中各硬件的状态，检测完成后进行定量血流分数测量分析，将患者的造影影像通过网络或者USB导入装置中；导入成功之后进行单只血管重建分析，第一步，选择两幅待分析血管清晰、重叠少、投影短缩少、角度差大于25°的影像，分为左影像和右影像，分别调整到血管显影清晰并且在同一个心动周期的帧数，第二步，对造影系统进行误差校准，一般选择分支血管的交叉点或者解剖结构比较明显的点进行校准，校准后可以对配准情况进行检查；误差校准之后进行确定目标血管段的范围，确定目标血管段的起点和终点，软件可以自动检测出目标血管段的径线和血管管腔轮廓，如果自动检测出现一些偏差，可以手动打点来修正目标血管管腔轮廓，完成单只血管重建分析。

S2，定量血流分数计算；

计算定量血流分数时，选择分析血管类型后，可以得到固定血流速度情况下的定量血流分数值，然后应用帧计数的方法得到造影剂经过目标血管段的帧数，得到血流速度，选择用于计算的造影影像是否在最大充血状态下采集的，若是，选择充血；若否，选择造影剂，定量血流分数分析装置100将计算出相应的定量血流分数回撤曲线，并显示几个定量血流分数相关的定量参数。

S3，生成分析报告；

在完成分析后，软件可以自动生成关于该病例分析结果的报告，点击保存按钮，即可将重建结果保存在打开目录中的Sessions文件夹内，再次打开时可以双击主界面上该患者数据中的SR文件。用户可以将分析报告导出至本地存储器或医院PACS系统。软件根据用户选择将分析报告(是否包含 Sessions文件)导出至本地存储器或PACS系统。导出至本地存储器造影路径下的报告文件为PDF格式，导出至PACS系统的报告文件为DCM格式。

综上所述，本实用新型通过控制模块、电源模块、数据显示模块、操作模块、信号输入模块、信号输出模块、数据采集模块以及保护模块之间的相互配合，实现模块化动态功能，经过自动定义径线算法和自动轮廓检测算法进行血管管腔边界提取，接着对提取的血管进行三维重建，利用三维重建模型与帧计数方法获得特定血流速度，计算出整个重建血管定量血流分数分布图，从而判断该段冠脉功能性狭窄的情况。所述定量分数分析设备 100具有高精确度和较好的可重复性，可以自动进行血管的校准、径线的定义、轮廓的检测、参考管腔的重建、定量血流分数计算等等，同时也可以进行半自动轮廓线提取，以适应造影影像质量欠佳的情况，保证了重建结果和定量血流分数计算数值的准确性。分析结果界面提供了病变长度、狭窄程度、弯曲角度、血管的直径和面积、定量血流分数等参数，同时可以自动生成分析报告，便于医生根据报告进行准确诊断

本文使用的例如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个特征相对于另一个特征的关系。可以理解，根据产品摆放位置的不同，空间相对位置的术语可以旨在包括除了图中所示方位以外的不同方位，并不应当理解为对权利要求的限制。另外，本文使用的描述词“水平”并非完全等同于沿着垂直于重力方向，允许有一定角度的倾斜。

另外，以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。