屏幕截图。
【具体实施方式】
[0031]现在将详细参考示例性实施方案，其实例在附图中图示。尽可能地，在所有附图中将使用相同的参考标号表示相同或相似的部件。
[0032]综述
[0033]本公开涉及评估并量化医学图像的质量。在一个实施方案中，本公开描述用于评估图像质量的系统和方法，以用于预测或分析医学成像模拟与建模的精确性和性能的目的。在一个实施方案中，一种用于评估医学图像质量的方法包括:接收图像数据和可能的患者信息；通过计算机自动化、用户指导或组合的手段以局部级和/或全局级执行图像质量的评估；以及生成区域性(例如，针对血管)的或针对全部数据集或多个数据集的图像质量度量。在一个实施方案中，一种评估医学图像质量的方法包括将图像质量度量应用于下列项中的一个或多个:(i)评价成像数据是否适于实现期望的模拟准确度、精确度和/或性能；(ii)估计模拟结果的准确度、精确度或置信度；(iii)指导最适于实现期望的准确度、精确度和/或性能的模拟或建模技术；和/或(iv)选择、组合或校正来自接收到的各种数据的最佳数据，以便实现期望的准确度、精确度和/或性能。
[0034]在一个实施方案中，质量问题或异常可包括(但不限于)低对比度、噪声、运动或模糊、误配准或错位、低分辨率、局部容积效应、射束硬化、从扫描中排除的剪裁解剖、条纹、扫描仪故障、缺失数据和/或不一致的对比时序。如果这些问题以使得它们可影响血流模型和模拟的质量、准确度或性能的方式影响关注信息，诸如冠状动脉的解剖，那么可期望检测并评分图像质量问题。接着，成像数据的质量可针对其对从患者图像提取期望信息的能力的影响而被分析。
[0035]在示例性实施方案中，所公开的方法和系统涉及对被配置来接收含有至少一些冠状动脉血管的患者特定成像数据的至少一个计算机的使用。为了从成像数据对冠状动脉血流建模，冠状动脉解剖结构的至少一些部分可被测量、建模、分割或估计。此外，心脏、主动脉、心肌、心室、瓣膜、静脉或心脏的其它结构的至少一些部分可被测量、建模、分割或估计。与解剖结构表示一起，关于对比度、对比梯度或其它图像分析度量的信息可被提取来通知模型。
[0036]因此，在这种示例性实施方案中，公开了用于从患者特定成像数据确定图像质量的方法和系统，以用于血流建模和模拟的目的。这种实施方案可包括对冠状动脉计算机化断层摄影血管造影术(cCTA)成像数据的评估，以模拟包括(但不限于)下列项的信息:冠状动脉血流、速率、压力、斑块和壁应力、以及血流储备分数(FFR)。所述方法和系统可适用于血管结构的其它区域，包括(但不限于)颈动脉、周边、腹部、肾和大脑，以及适用于其它成像模式，包括(但不限于)MR1、PET、SPECT、超声波和血管造影术。
[0037]因此，在接下来的某些实施方案中，在冠状动脉血管结构的图像的上下文中，描述了用于评估并量化图像质量的系统和方法，以用于实例的目的。更具体而言，在某些实施方案中，在分析用于对患者特定冠状动脉血管结构建模并模拟通过患者特定冠状动脉血管结构的血流的图像的质量的上下文中，描述了用于评估并量化图像断电系统和方法，以用于实例的目的。然而，应明白，在任何其它医学诊断技术中，目前公开的用于评估并量化图像质量的技术同样适用于评价并操纵关于任何解剖结构、或关于任何心血管评价的医学成像。
[0038]示例件心血管h下f
[0039]在一个实施方案中，本公开涉及用于在确定特定患者的血流信息的上下文中，使用以非侵入方式从患者检索的信息来评估图像质量的方法和系统。在2011年I月25日提交、标题为“Method and System for Patient-Specific Modeling of Blood Flow” 的美国专利第8，315，812号中更详细地描述了这种方法和系统的各种实施方案，所述专利以引用的方式整体并入本文。
[0040]在一些实施方案中，通过方法和系统确定的信息可涉及患者的冠状动脉血管结构中的血流。替代地，所确定的信息可涉及患者的血管结构(诸如，颈动脉血管结构、周边血管结构、腹部血管结构、肾血管结构和大脑血管结构)的其它区域中的血流。冠状动脉血管结构包括在大动脉到小动脉、毛血管、小静脉、静脉等的范围内的复杂血管网状结构。冠状动脉血管结构使血液循环到心脏并在心脏内循环，并且包括主动脉，其向多条主要冠状动脉(例如，左前降支(LAD)动脉、左旋支(LCX)动脉、右冠状(RCA)动脉等)提供血液，其还可分成动脉的分支，或主动脉和主要冠状动脉下游的其它类型血管的分支。因此，示例性方法和系统可确定有关主动脉、主要冠状动脉和/或主要冠状动脉下游的其它冠状动脉或血管内血流的信息。尽管下文讨论了主动脉和冠状动脉(和由此延伸的分支)，但所公开的方法和系统也可适用于其它类型血管。
[0041]在示例性实施方案中，通过所公开的方法和系统确定的信息可包括(但不限于)主动脉、主要冠状动脉和/或主要冠状动脉下游的其它冠状动脉或血管中各种位置的各种血流特性或参数，如血流速度、压力(或其比率)、流动速率和FFR。这信息可用以确定病变是否具有功能意义和/或是否要治疗病变。这信息可使用以非侵入方式从患者获取的信息来确定。因此，是否要治疗病变的决定可在没有与侵入性程序相关的成本和风险下做出。
[0042]图1展示根据示例性实施方案的一种用于提供给有关特定患者的冠状动脉血流的信息的系统的方面。患者的解剖结构的三维模型10可使用以非侵入方式从患者获取的数据创建，如下文较详细描述。其它患者特定信息也可以非侵入方式获取。在示例性实施方案中，由三维模型10表示的患者的解剖结构的部分可包括主动脉的至少一部分，和与主动脉连接的主要冠状动脉(和由此延伸或发源的分支)的邻近部分。
[0043]有关冠状动脉血流的各种生理规律或关系20可例如从实验数据推导，如下文较详细描述。使用三维解剖模型10和所推导的生理规律20，有关冠状动脉血流的多个等式30可如下文较详细描述来确定。例如，等式30可使用任何数值方法(例如有限差分方法、有限体积方法、光谱方法、晶格波耳兹曼(lattice Boltzmann)方法、基于颗粒的方法、水平集(level set)方法、有限元方法等)来确定和求解。等式30可被求解以确定关于在由模型10表示的解剖结构中各种点的患者的解剖结构中冠状动脉血流的信息(例如压力、速度、FFR 等)。
[0044]等式30可使用计算机系统40来求解。基于已求解的等式，计算机系统40可输出一个或多个图像或模拟结果，其指示有关由模型10表示的患者的解剖结构中血流的信息。例如，图像可包括模拟血压模型50、模拟血液流量或速度模型52、计算FFR(cFFR)模型54等，如下文将更详细地描述。模拟血压模型50、模拟血流模型52和cFFR模型54提供关于以下的信息:在由模型10表示的患者的解剖结构中沿三维的各种位置的各自压力、速度和CFFR0在冠状动脉血流增大(例如常规地由静脉内施用腺苷所诱导)的条件下，cFFR可计算为模型10中具体位置的血压除以主动脉中(例如在模型10的流入边界处)的血压的比率。
[0045]在示例性实施方案中，计算机系统40可包括一个或多个存储指令的非临时性计算机可读存储设备，所述指令当由处理器、计算机系统等执行时可进行本文所述的用于提供有关患者血流的信息的各种来源的任一行为。计算机系统40可包括台式计算机或便携式计算机、工作站、服务器、个人数字助理或任何其它计算机系统。计算机系统40可包括处理器，只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，用于连接外围设备(例如输入设备、输出设备、存储设备等)的输入/输出(I/O)适配器，用于连接输入设备(如键盘、鼠标、触摸屏、语音输入和/或其它设备)的用户界面适配器，用于连接计算机系统40至网络的通讯适配器，用于连接计算机系统40至显示器的显示器适配器等。例如，显示器可用以显示三维模型10和/或通过求解等式30生成的任何图像，如模拟血压模型50、模拟血流模型52和/或cFFR模型54。
[0046]图2展示根据另一示例性实施方案的一种用于提供有关特定患者的血流的信息的各种来源的方法60的方面。所述方法可包括获取患者特定解剖学数据，诸如关于以下的信息:患者的解剖结构(例如主动脉的至少一部分和与主动脉连接的主要冠状动脉的邻近部分(和由此延伸的分支))，以及预处理所述数据(步骤62)。患者特定解剖学数据可以非侵入方式，例如通过CCTA获取。
[0047]患者的解剖结构的三维模型可基于所获取的解剖学数据创建(步骤64)。例如，三维模型可为上文关于图1描述的患者的解剖结构的三维模型10。
[0048]可制作三维模型以用于分析，并且可确定边界条件(步骤66)。例如，上文关于图1描述的患者的解剖结构的三维模型10可被修剪并且离散化成体积网(volumetric mesh)，例如有限元网或有限体积网。体积网可用于生成上文关于图1描述的等式30。
[0049]边界条件也可被赋值并且并入上文关于图1描述的等式30中。边界条件提供关于三维模型10在其边界处的信息，例如流入边界、流出边界、血管壁边界等。流入边界可包括流被引入三维模型的解剖结构中所经过的边界，诸如在靠近主动脉根的主动脉末端。每个流入边界可例如使用速度、流率、压力或其它特性的规定值或值域、通过将心脏模型和/或集中参数模型与边界耦合等来赋值。流出边界可包括流被向外引出三维模型的解剖结构所经过的边界，诸如在靠近主动脉弓的主动脉末端，以及主要冠状动脉和由此延伸的分支的下游末端。每个流出边界可例如通过耦合集中参数或分布(例如，一维波传播)模型来赋值。流入和/或流出边界条件的规定值可通过以非侵入方式测量患者生理学特性来确定，患者生理学特性诸如但不限于心输出量(来自心脏的血流体积)、血压、心肌质量等。血管壁边界可包括三维模型10的主动脉、主要冠状动脉和/或其它冠状动脉或血管的实体边界。
[0050]计算分析可使用所制作的三维模型和所确定的边界条件来执行(步骤68)以确定患者的血流信息。例如，计算分析可用等式30并且使用上文关于图1描述的计算机40来执行，以生成上文关于图1描述的图像，诸如模拟血压模型50、模拟血流模型52和/或cFFR模型54。
[0051]方法还可包括使用结果来提供患者特定治疗选择(步骤70)。例如，在步骤64中创建的三维模型10和/或在步骤66中赋值的边界条件可被调整以为一种或多种治疗(例如，将冠状动脉支架放在三维模型10中呈现的冠状动脉中的一个中)或其它治疗选择建模。接着，计算分析可诸如上在步骤68中所述来进行，以便生成新图像，诸如更新版本的血压模型50、血流模型52和/或cFFR模型54。如果采用所述治疗选择，那么这些新图像可用于确定血流速度和压力的变化。
[0052]本文公开的系统和方法可并入医师可得的软件工具中，以提供定量冠状动脉中的血流并且评估冠状动脉疾病的功能意义的非侵入性手段。另外，医师可使用软件工具来预测医药治疗、介入治疗和/或手术治疗对冠状动脉血流的影响。软件工具可预防、诊断、管理和/或治疗心血管系统的其它部分的疾病，所述其它部分包括颈部动脉(例如，颈动脉)、头部动脉(例如，脑动脉)、胸部动脉、腹部动脉(例如，腹主动脉和其分支)、臂动脉或腿