CN105517492A - 用于处理心脏数据的处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理生物体的心脏数据的处理设备并且涉及包括所述处理设备的成像系统。指示生物体的不同冠状动脉的血流储备分数(FFR)的FFR值的分布、指示生物体的心肌的不同部分的心肌灌注的诸如碘图的值的心肌灌注值的分布以及在生物体的冠状动脉与心肌的部分之间的分配，被用于确定在FFR值与心肌灌注值之间的对应程度。如果所述心肌灌注值已知是可靠的，基于所确定的对应程度，这允许例如确定FFR值的可靠性。

Description

用于处理心脏数据的处理设备
技术领域
本发明涉及用于处理生物体的心脏数据的处理设备、处理方法和计算机程序。本发明还涉及用于对生物体的心脏进行成像并且包括所述处理设备的成像系统。本发明也涉及用于对生物体的心脏进行成像的对应的成像方法和计算机程序。
背景技术
US2013/0132054A1公开了一种设备，包括：解剖模型生成单元，其用于根据患者的医学图像数据生成冠状动脉和心脏的患者特异性模型；以及功能模块生成单元，其用于基于所述患者特异性解剖模型来生成冠脉循环的多尺度功能模型。所述设备还包括模拟单元，其用于使用冠脉循环的多尺度功能模型来模拟至少一条冠状动脉的至少一个狭窄区域中的血流。所述模拟单元尤其适于计算血液动力学量，例如针对至少一个狭窄区域的血流储备分数(FFR)值。
所计算的血液动力学量可能是不可靠的，这继而导致基于不可靠的所计算的血液动力学量对至少一个狭窄区域的不可靠的评估。
发明内容
本发明的目的是提供用于处理生物体的心脏数据的处理设备、处理方法和计算机程序，其允许对所计算的血液动力学量的可靠性进行评估。本发明的另一目的是：提供用于对生物体的心脏进行成像的成像系统，其包括所述处理设备；并且提供用于对生物体的心脏进行成像的对应的成像方法和对应的计算机程序。
在本发明的第一方面中，介绍了用于处理生物体的心脏数据的处理设备，其中，所述处理设备包括：
-FFR提供单元，其用于提供指示生物体的不同冠状动脉的FFR的FFR值的分布，
-心肌灌注提供单元，其用于提供指示生物体的心肌的不同部分的心肌灌注的心肌灌注值的分布，
-分配提供单元，其用于提供生物体的冠状动脉与心肌的部分之间的分配，其中，所述分配定义心肌的哪一部分被哪一条冠状动脉馈送，
-对应确定单元，其用于基于FFR值的分布、心肌灌注值的分布以及在冠状动脉与心肌的部分之间的分配来确定在FFR值与心肌灌注值之间对应的程度。
由于冠状动脉馈送心肌，如果针对例如一条或若干条冠状动脉提供的FFR值和针对心肌的部分提供的心肌值是可靠的，针对所述一条或若干条冠状动脉提供的FFR值应当对应于针对心肌的各自部分提供的心肌灌注值，所述心肌的部分被所述一条或若干条冠状动脉馈送。例如，如果针对所述一条或若干条冠状动脉提供的FFR值和针对心肌的部分提供的心肌灌注值(所述心肌的部分被所述一条或若干条冠状动脉馈送)两者都是相对大的或者两者都是相对低的，即，如果它们具有相对大的对应程度，则能够假设FFR值和心肌灌注值具有相对大的可靠性。如果对应的程度相对低，即，例如，如果这些值中的一个值是相对大的而这些值中的另一值是相对小的，则能够假设这些值中的至少一个的可靠性是相对小的。
具体而言，如果心肌灌注值已知是可靠的，则在所述FFR值与心肌灌注值之间的所确定的对应的程度指示FFR值的可靠性的程度。如果FFR值已知是可靠的，则在所述FFR值与心肌灌注值之间的所确定的对应的程度指示心肌灌注值的可靠性的程度。
优选地，FFR提供单元适于基于所提供的冠状动脉树的三维几何结构来确定FFR值的分布。优选地，三维计算机断层摄影血管造影(CTA)图像被用于提供冠状动脉树的三维几何结构。FFR提供单元优选适于基于冠状动脉树的三维几何结构来模拟冠状动脉中的血液的流动，以确定FFR值。
进一步优选地，所述处理设备包括：心脏模型提供单元，其用于提供心脏模型，其中，所述心脏模型至少对由不同冠状动脉馈送的心肌的不同部分进行建模，其中，所述分配提供单元适于将所述心脏模型配准到所提供的冠状动脉树的三维几何结构，以确定在冠状动脉与心肌的部分之间的分配。具体而言，所述心脏模型提供单元可以被配置成：将标准心脏模型适配到生物体的心脏的图像，以便提供个体化的心脏模型，其能够被用于确定在冠状动脉与心肌的部分之间的分配。所述标准心脏模型可以是由美国心脏协会定义的心脏模型。
心肌灌注提供单元优选适于提供从谱CT测量结果获得的三维碘图或者从动态心肌灌注CT测量结果获得的曲线下面积(area-under-curve)图作为心肌灌注值的分布。这些心肌灌注值通常是非常可靠的，使得所确定的对应的程度能够被用于指示FFR值的可靠性的程度。
对应确定单元能够适于基于预定义的对应准则来确定在FFR值与心肌灌注值之间的对应程度，其中，所述对应准则基于所述FFR值与所述心肌灌注值来定义在针对一条或若干条冠状动脉提供的FFR值与由所述一条或若干条冠状动脉馈送的心肌的部分的心肌灌注值之间对应程度。具体而言，FFR值的分布可以定义被分配到心肌的相同部分的一条或若干条冠状动脉的FFR值，并且心肌灌注值的分布可以定义针对心肌的部分的心肌灌注值，其中，对应确定单元能够适于通过将FFR值与第一阈值进行比较并且将心肌灌注值与第二阈值进行比较来确定在FFR值与心肌灌注值之间的对应的程度，其中，所述对应准则能够定义：i)如果a)FFR值小于第一阈值并且心肌灌注值小于第二阈值，或者如果b)FFR值大于第一阈值并且心肌灌注值大于第二阈值，则确定较大的对应程度；并且ii)如果a)FFR值大于第一阈值并且心肌灌注值小于第二阈值，或者如果b)FFR值小于第一阈值并且心肌灌注值大于第二阈值，则确定较小的对应程度。第一阈值可以取决于FFR值的分布和/或第二阈值可以取决于心肌灌注值的分布。具体而言，第一阈值可以取决于FFR值的分布的平均和/或第二阈值可以取决于心肌灌注值的分布的平均。然而，第一阈值和/或第二阈值也可以是预先确定的。
FFR值的分布能够直接定义针对每条冠状动脉的各自FFR值，其中，针对分配到心肌的相同部分的一条或若干条冠状动脉的FFR值能够通过被分配到各自的一条或若干条冠状动脉的FFR值来定义。具体而言，如果由若干条冠状动脉馈送心肌的各自部分，针对这些冠状动脉定义的FFR值能够被组合，例如求平均，以确定针对这些冠状动脉的单个FFR值。然而，FFR值的分布也能够针对每条冠状动脉定义FFR值，其中，在这种情况下，所述分布提供沿各自冠状动脉的长度分布的FFR值，并且其中，沿各自冠状动脉的长度分布的这些FFR值定义各自冠状动脉的单个FFR值，其可以通过组合沿各自冠状动脉的长度分布的FFR值来确定，具体而言，通过使FFR值相乘来确定。
心肌灌注值的分布能够直接定义针对心肌的每个部分的各自的心肌灌注值。然而，心肌灌注值的分布也能够直接定义针对心肌的每个部分的心肌灌注值，其中，在这种情况下，所述分布可以提供在心肌的各自部分之内分布的心肌灌注值，并且其中，在心肌的各自部分之内分布的这些心肌灌注值定义心肌的各自部分的单个心肌灌注值，其可以通过组合在心肌的各自部分之内分布的心肌灌注值来确定，具体而言，通过对所述心肌灌注值求平均来确定。
所述处理设备优选包括显示器，所述显示器用于显示冠状动脉和/或心肌的部分，并且用于显示分别指示在冠状动脉的各自位置处和/或在心肌的部分的各自位置处的所确定的对应程度的指示。具体而言，所述处理设备可以适于使得：i)在显示器上在冠状动脉的位置处和/或在心肌的部分的位置处示出第一种指示，在所述位置处，各自的所确定的对应程度小于对应阈值；和/或ii)在显示器上在冠状动脉的位置处和/或在心肌的部分的位置处示出第二种指示，在所述位置处，各自的所确定的对应程度大于对应阈值。例如，能够在显示器上圈注区域，针对所述区域已经确定了对应程度，所述对应程度小于对应阈值，以便向用户指示包括不可靠值的区域。所述对应阈值能够基于例如校准流程被预先确定，在所述校准流程中，提供FFR值和/或心肌灌注值，其已知是可靠的或不可靠的，并且其中，所述对应阈值被选取为使得在冠状动脉的位置处和/或在心肌的部分的位置处示出第二种指示，在所述位置处所述值是可靠的；并且在冠状动脉的位置处和/或在心肌的部分的位置处示出第一种指示，在所述位置处所述值是不可靠的。这允许用户容易地获取在哪些位置所述值是可靠的以及在哪些位置所述值是不可靠的。
在实施例中，FFR提供单元适于基于由第一成像模态生成的生物体的心脏的第一图像来确定FFR值的分布，并且心肌灌注提供单元适于基于由不同于所述第一成像模态的第二成像模态生成的所述生物体的心脏的第二图像来确定心肌灌注值的分布。由此，所述处理设备也能够适于确定在FFR值与心肌灌注值之间的对应，其能够基于由不同的成像模态生成的图像来确定。然而，在另一实施例中，FFR值和心肌灌注值可能已经基于由相同的成像模态生成的图像被确定。
在本发明的另一方面中，介绍了用于对生物体的心脏进行成像的成像系统，其中，所述成像系统包括：
-图像生成装置，其用于生成指示生物体的不同冠状动脉的FFR的心脏的第一图像，并且用于生成指示所述生物体的心肌的不同部分的心肌灌注的心脏的第二图像，
-如权利要求1中所述的处理设备，其中，所述FFR提供单元适于基于所述第一图像来确定FFR值的分布，并且其中，所述心肌灌注提供单元适于基于所述第二图像来确定心肌灌注值的分布，
-显示器，其用于显示冠状动脉和/或心肌的部分，并且用于显示指示分别在冠状动脉的各自位置处和/或在心肌的部分的各自位置处的所确定的对应程度的指示。
心脏的所述第一图像能够是心脏的任意图像，其允许确定生物体的不同冠状动脉的FFR。具体而言，第一图像能够是任意解剖学图像，其示出了冠状动脉的几何结构，和/或根据所述图像，能够导出冠状动脉的几何结构，其中，FFR提供单元能够适于基于冠状动脉的几何结构来确定FFR值。对应地，第二图像能够是示出了心肌灌注值或者允许确定心肌灌注值的任意图像。
在本发明的另一方面中，介绍了用于处理生物体的心脏数据的处理方法，所述处理方法包括：
-提供指示生物体的不同冠状动脉的FFR的FFR值的分布，
-提供指示生物体的心肌的不同部分的心肌灌注的心肌灌注值的分布，
-提供在生物体的冠状动脉与心肌的部分之间的分配，其中，所述分配定义心肌的哪一部分被哪一条冠状动脉馈送，
-基于FFR值的分布、心肌灌注值的分布以及在冠状动脉与心肌的部分之间的分配来确定在FFR值与心肌灌注值之间的对应程度。
在本发明的另一方面中，介绍了用于对生物体的心脏进行成像的成像方法，其中，所述成像方法包括：
-生成指示生物体的不同冠状动脉的FFR的心脏的第一图像，并且生成指示生物体的心肌的不同部分的心肌灌注的心脏的第二图像，
-如权利要求12所述的确定在FFR值与心肌灌注值之间的对应的程度，其中，通过基于所述第一图像确定FFR值来提供FFR值的分布，并且通过基于所述第二图像确定心肌灌注值来提供心肌灌注值的分布，
-显示冠状动脉和/或心肌的部分，并且显示分别指示在冠状动脉的各自位置处和/或在心肌的部分的各自位置处的所确定的对应程度的指示。
在本发明的另一方面中，介绍了用于处理生物体的心脏数据的计算机程序，其中，所述计算机程序包括程序代码模块，当所述计算机程序在控制所述处理设备的计算机上运行时，所述程序代码模块用于令如权利要求1所述的处理设备执行如权利要求12所述的处理方法的步骤。
在本发明的另一方面中，介绍了用于对生物体的心脏进行成像的计算机程序，其中，所述计算机程序包括程序代码模块，当所述计算机程序在控制所述处理设备的计算机上运行时，所述程序代码模块用于令如权利要求11所述的成像系统执行如权利要求13所述的成像方法的步骤。
应当理解，权利要求1的处理设备，权利要求11的成像系统，权利要求12的处理方法，权利要求13的成像方法，权利要求14的计算机程序以及权利要求15的计算机程序，具有相似和/或相同的优选实施例，具体而言，如在从属权利要求中所限定的。
应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或以上实施例与各自的独立权利要求的任意组合。
根据下文描述的实施例并且参考这些实施例加以阐述，本发明的这些和其他方面将变得显而易见。
附图说明
在以下附图中：
图1示意性并且示范性示出了用于对生物体的心脏进行成像的成像系统的实施例，
图2示意性并且示范性示出了FFR值的分布，
图3示意性并且示范性示出了心肌灌注值的分布，
图4示意性并且示范性示出了心脏模型，
图5示意性并且示范性图示了用于对生物体的心脏进行成像的成像方法的实施例，
图6示意性并且示范性示出了用于处理心脏数据的处理设备的实施例。
具体实施方式
图1示意性并且示范性示出了用于对生物体的心脏进行成像的成像系统的实施例。在这一实施例中，成像系统22是CT系统，并且生物体是被布置在检查区5之内的患者桌台(出于清楚的原因未示出)上的人。成像系统22包括图像生成装置23，其用于生成指示人的不同冠状动脉的FFR的心脏的第一图像，并且用于生成指示所述人的心肌的不同部分的心肌灌注的心脏的第二图像。具体而言，CT系统22的图像生成装置23包括机架1，机架1能够关于平行于z方向延伸的旋转轴R旋转。被提供有准直器3以在这一实施例中生成锥形辐射束4的x射线管2被安装在机架1上。辐射束4穿过检查区5之内的人的心脏，其中，在已经穿过人的心脏之后，辐射束4入射在x射线探测器6上，x射线探测器6在这一实施例中包括二维探测表面。x射线探测器6也被安装在机架1上。
图像生成装置23还包括两个马达7、8，其中，机架1由马达7以优选为常量但可调节的角速度来驱动，并且马达8被提供用于使人移位，所述人可以被布置在患者桌台上，在检查区5之内平行于旋转轴R或z轴的方向。这些马达受控制单元9的控制，例如，使得x射线源2和x射线探测器6相对于人的心脏沿着圆形或螺旋轨迹移动。在另一实施例中，准直器3能够适于形成另一射束形状，具体而言，扇形，并且，x射线探测器6能够包括探测表面，其被形状设计为对应于其他射束形状，尤其是对应于扇形射束。
在x射线源2和x射线探测器6的移动期间，x射线探测器6生成取决于入射在x射线探测6的探测表面上的辐射的投影值，所述投影值被提供到重建单元12，用于重建心脏的第一和第二图像。所述第一和第二图像被提供到处理设备13。
所述处理设备13包括FFR提供单元15，FFR提供单元15用于提供指示生物体的不同冠状动脉的FFR的FFR值的分布。在这一实施例中，第一图像是三维CTA图像，FFR提供单元15使用所述三维CTA图像来确定人的冠状动脉树的三维几何结构。FFR提供单元15基于冠状动脉树的三维几何学来模拟冠状动脉中的血液的流动，以确定FFR值。针对FFR值的确定的更为详细的说明，例如参考ThomasFrauenfelder等人在EuropeanRadiology，17(5)，第1291到1300页(2007)的文献“InvivoflowsimulationincoronaryarteriesbasedonCTdatasets:feasibilityandinitialresults”以及参考US2012/0150516A1，在此通过引用将其并入本文。包括所计算的FFR的冠状动脉树24在图2中被示意性和示范性示出。由于FFR值是计算的而不是直接测量的，它们可以被认为是虚拟FFR值。
处理设备13还包括心肌灌注提供单元16，心肌灌注提供单元16用于提供指示生物体的心肌的不同部分的心肌灌注的心肌灌注值的分布。在这一实施例中，图像生成装置23适于生成谱CT图像作为第二图像并且基于所生成的谱CT图像来确定三维碘图，以便提供心肌灌注值的分布。三维碘图25在图3中被示意性和示范性地示出。在另一实施例中，以另一种方式提供心肌灌注值的分布。例如，能够基于是动态心肌灌注CT图像的第二图像来确定曲线下面积图作为心肌灌注值的分布。
碘图的体素值指示沉积在各自位置处的碘的量，并且因此能够被视为心肌灌注值。碘图能够使用多组(multi-bin)光子计数探测器基于在谱x射线CT图像中的K边缘成像来确定，例如在E.Roessl等人在PhysicsinMedicineandBiology，第52卷，第4679到4696页(2007)的文献“K-edgeimaginginx-raycomputedtomographyusingmulti-binphotoncountingdetectors”中所公开的，在此通过引用将其并入本文。
动态心肌灌注CT图像能够通过在例如碘的注射的对比材料被洗入和洗出心脏的同时重复地扫描心脏来生成。例如，动态心肌灌注CT图像能够包括在5到30秒的时段上采集的10到20幅体积图像。曲线下面积图能够通过针对在一时段内的体素值的每个体素求积分基于动态心肌灌注CT图像来确定，在所述时段期间，对比材料被洗入和洗出心脏。在例如K.Miles等人在BritishJournalofRadiology，第76卷，第220到231页(2003)的文献“PerfusionCT:aworthwhileenhancement？”中公开了关于动态心肌灌注CT成像的更多的细节，在此通过引用将其并入本文。
处理设备13还包括分配提供单元18，其用于提供人的冠状动脉与心肌的部分之间的分配，其中，所述分配定义心肌的哪一部分被哪一条或若干条冠状动脉馈送。具体而言，如在图4中示意性和示范性示出的，心脏模型提供单元17提供心脏模型26，所述心脏模型26对由不同冠状动脉馈送的心肌的不同部分进行建模，其中，所述分配提供单元18适于将心脏模型26配准到所提供的冠状动脉树的三维几何结构，以确定在冠状动脉与心肌的部分之间的分配。心脏模型提供单元17可以适于提供标准心脏模型，其不是患者特异性的，或者心脏模型提供单元17可以适于将标准心脏模型适配到由图像生成装置23或者由另一图像生成装置生成的人的心脏的实际图像，以便提供患者特异性心脏模型。
由此，分配提供单元18能够适于通过使用基于模型的心脏分割以及例如标准心脏模型，如由美国心脏协会定义的标准心脏模型，来将个体冠状动脉映射到其在心肌中的馈送区域。分配提供单元18提供关于心肌的哪一部分由哪一条或若干条冠状动脉馈送的知识，以便提供在FFR值的分布24与心肌灌注值的分布25之间的几何链接。映射算法优选能够处理冠脉构造的个体变化。
分配提供单元也能够适于其他方法来确定在人的冠状动脉与心肌的部分之间的分配。例如，心脏模型提供单元能够适于提供具有经分割的心肌的部分的心脏模型，其中，这一心脏模型能够被配准到人的心脏的实际图像，以便确定人的心肌的不同部分。在人的心脏的实际图像中，也可以检测冠状动脉，并且可以为心肌的每个确定的部分分配一条或若干条最近的冠状动脉。可以使用P.Beliveau等人在ComputersinCardiology，第34卷，第753到756页(2007)的文献“ComputationofcoronaryperfusionterritoriesfromCTangiography”中公开的分配流程，在此通过引用将其并入本文。
处理设备还包括对应确定单元19，对应确定单元19用于基于FFR值的分布24、心肌灌注值的分布25以及在冠状动脉与心肌的部分之间的分配来确定在FFR值与心肌灌注值之间的对应程度。对应确定单元19能够适于基于预定义的对应准则来确定在FFR值与心肌灌注值之间的对应程度。在这一实施例中，针对被分配到心肌的相同部分的一条或若干条冠状动脉，通过组合已经被提供给这些一条或若干条冠状动脉的FFR值的分布24中的FFR值，来确定FFR值。例如，针对冠状动脉提供的FFR值能够被相乘，使得针对每条冠状动脉，确定组合的FFR值，其中，如果若干条冠状动脉馈送心肌的相同部分，针对这些冠状动脉确定的FFR值能够被组合，例如被求平均，以便确定针对被分配到心肌的相同部分的冠状动脉的单个FFR值。此外，心肌灌注值是针对心肌的每个部分通过组合心肌灌注值的分布25中的心肌灌注值来确定的。例如，针对心肌的部分提供的心肌灌注值能够被求平均，以针对心肌的每个部分确定单个心肌灌注值。此外，在这一实施例中，对应确定单元19适于通过将FFR值与第一阈值进行比较并且通过将心肌灌注值与第二阈值进行比较来确定在针对心肌的部分确定的心肌灌注值与针对被分配到心肌的所述部分的一条或若干条冠状动脉确定的FFR值之间的对应程度。具体而言，对应准则能够定义：如果a)FFR值小于第一阈值并且心肌灌注值小于第二阈值，或者如果b)FFR值大于第一阈值并且心肌灌注值大于第二阈值，则确定较大的对应程度；并且如果a)FFR值大于第一阈值并且心肌灌注值小于第二阈值，或者如果b)FFR值小于第一阈值并且心肌灌注值大于第二阈值，则确定较小的对应程度。第一阈值优选是FFR值的分布24的平均并且第二阈值优选是心肌灌注值的分布25的平均。然而，也可以使用其他第一和第二阈值，其可以被预先确定，尤其是基于校准流程被预先确定。例如，第一阈值可以是0.6，而第二阈值可以由心肌的分布25的平均来定义，具体而言，由在心肌中摄取的碘的平均来定义。在实施例中，对应程度能够是二元对应程度，其中，能够确定：如果a)FFR值小于第一阈值并且心肌灌注值小于第二阈值，或者如果b)FFR值大于第一阈值并且心肌灌注值大于第二阈值，则确定各自的FFR值和各自的心肌灌注值对应于彼此；并且如果a)FFR值大于第一阈值并且心肌灌注值小于第二阈值，或者如果b)FFR值小于第一阈值并且心肌灌注值大于第二阈值，则各自的FFR值和各自的心肌灌注值不对应于彼此。然而，对应确定单元19也可以适于在多于两个不同的对应程度之间进行区分。
如果针对被分配到心肌的相同部分的一条或若干条冠状动脉确定的FFR值对应于针对心肌的所述部分确定的心肌灌注值，则沿所述一条或若干条动脉的FFR值的分布以及在心肌的所述部分之内的心肌灌注值的分布能够被认为对应于彼此。如果针对在心肌的部分与各自的一条或若干条冠状动脉之间的所有分配已经确定了各自的值对应于彼此，FFR值的整体分布以及心肌灌注值的整体分布能够被认为对应于彼此。
通常，预期具有低FFR值的冠状动脉是血液动力学重要的，并且因此，与低心肌灌注值相关联，具体而言，与在心肌的对应部分的低碘摄取相关联。然而，由于FFR值的确定是易于出错的，如果针对狭窄的低FFR值能够通过将其与动脉的馈送区域的灌注特征进行比较来进行验证，能够实现较高置信度的临床决策。在各自的FFR值与各自的心肌灌注值之间的对应程度因此指示各自的FFR值的可靠性。
成像系统22还包括输入单元20，如键盘、计算机鼠标、触摸屏等和显示器21。输入单元20和显示器21也能够被认为是处理设备的部分。显示器21显示冠状动脉和/或心肌的部分，并且显示指示分别在冠状动脉的各自位置处和/或在心肌的部分的各自位置处的所确定的对应程度的指示。具体而言，在显示器21上在冠状动脉的位置处和/或在心肌的部分的位置处示出了第一种指示，在所述位置处，各自的确定的对应程度小于对应阈值；在显示器21上在冠状动脉的位置处和/或在心肌的部分的位置处示出第二种指示，在所述位置处，各自的确定的对应程度大于对应阈值。如果对应程度是二元对应程度，如果所述值对应于彼此，其可以是“1”；并且如果所述值不对应于彼此，其可以是“0”；对应阈值可以是“0.5”。针对每个狭窄，可以显示诸如色环的标记，以指示如果其FFR值被心肌灌注信息确认，或者如果存在冲突信息，即，例如，如果针对具有狭窄的冠状动脉确定的FFR值不对应于针对由所述冠状动脉馈送的心肌的所述部分确定的心肌灌注值，则相应地可以标记所述狭窄。
在下文中，将参考附图5中所示的流程图示范性地描述对生物体的心脏进行成像的成像方法的实施例。
在步骤101中，生成指示人的不同冠状动脉的FFR的心脏的第一图像，以及指示所述人的心肌的不同部分的心肌灌注的心脏的第二图像。具体而言，图像生成装置23生成冠脉CTA图像作为第一图像并且生成谱CT图像作为第二图像。
在步骤102中，基于所述第一图像来确定指示人的不同冠状动脉的FFR的FFR值的分布24。具体而言，从CTA图像导出三维几何模型，并且基于冠状动脉树的所述三维几何模型来执行对在冠状动脉树中的FFR分布的模拟，以便确定FFR值。在步骤103中，基于所述第二图像来确定指示人的心肌的不同部分的心肌灌注的心肌灌注值的分布25。具体而言，从谱CT图像获得三维碘图并将其用作心肌灌注值的分布25。
在步骤104中，确定人的冠状动脉与心肌的部分之间的分配，其中，所述分配定义心肌的哪一部分被哪一条或若干条冠状动脉馈送。优选地，基于模型的心脏分割和标准心脏模型被用于将个体冠状动脉映射到其在心肌中的馈送区域。在步骤105中，基于FFR值的分布24、心肌灌注值的分布25以及在冠状动脉与心肌的部分之间的分配来确定在FFR值与心肌灌注值之间的对应程度，并且，在步骤106中，冠状动脉和/或心肌的部分与分别指示在冠状动脉的各自位置处和/或在心肌的部分的各自位置处的所确定的对应程度的指示一起显示。例如，针对每个狭窄，如果FFR值被心肌灌注信息确认，或者如果存在冲突信息，则显示诸如色环的标记。
步骤102到105是对人的心脏数据进行处理的步骤，即，例如，对FFR值的分布和心肌灌注值的分布进行处理的步骤，并且因此能够被认为是用于处理人的心脏数据的处理方法的步骤。
为了显示冠状动脉，能够在显示器21上示出冠脉CTA图像、所确定的冠状动脉树的三维几何结构或冠状动脉的另一图像。为了显示心肌的部分，能够在显示器21上示出具有经分割的心肌的部分的心脏的图像，所述心肌的部分被不同的冠状动脉馈送。
为了评估冠状动脉疾病，重要的是定位狭窄、测量其尺寸，即，例如，测量直径的减小，并且估计对心脏肌肉的馈送区域中的血液供应的影响。目的是最终仅处置对血液动力学具有显著影响的狭窄。上文描述的集成有处理设备的成像系统向医师指示针对哪些狭窄已经确定了可靠的FFR值和/或心肌灌注值，以便允许医师仅使用可靠的值来确定各自的狭窄是否对血液动力学具有显著的影响。心肌灌注值指示肌肉组织的灌注特性，并且能够例如通过提供时间峰值或者曲线下面积图来提供，其能够基于动态CT心肌灌注成像来确定；或者通过提供碘图来确定，其能够通过谱CT成像来确定。心肌灌注值的分布优选指示哪些位置对肌肉的血液供应是不充分的，但这些分布不将冠状动脉考虑在内。FFR值指示由狭窄引起的压降，并且能够通过基于所提供的人的冠状动脉树的三维几何结构模拟压力分布来确定。
显示组合的FFR和灌注信息允许医师更为精确地识别关键的狭窄。所描述的系统和方法可以被应用在CT血管造影中或者被应用在心肌灌注成像中以评估低和中等风险的冠状动脉疾病患者。
尽管在上文参考附图1描述的实施例中，处理设备被集成在成像系统中，所述处理设备也能够是独立的设备，如在附图6中示意性和示范性图示的。在这一范例中，用于处理心脏数据的处理设备30包括FFR提供单元15、心肌灌注提供单元16、心脏模型提供单元17、分配提供单元18、对应确定单元19、输入单元20和显示器21。FFR提供单元15能够适于基于从成像系统接收的人的心脏的图像来确定FFR值的分布。然而，FFR提供单元15也可以仅仅是存储单元，在其中已经存储FFR值的分布，并且从所述存储单元能够检索所存储的FFR值的分布，以提供所检索的FFR值的分布。心肌灌注提供单元16也能够适于基于从成像系统接收的图像来确定心肌灌注的分布，或者所述心肌灌注提供单元16能够是存储单元，在其中已经存储了心肌灌注的分布，并且从所述存储单元能够检索心肌灌注值的分布，以提供所检索的心肌灌注值的分布。分配提供单元18也能够适于基于例如心脏模型和所提供的人的冠状动脉树的三维几何结构来确定在生物体的冠状动脉与心肌的部分之间的分配，或者分配提供单元18可以仅仅是存储单元，在其中已经存储了所述分配，并且从所述存储单元能够检索所述分布，以用于所检索的分布。在后者的情况中，处理设备可以不包括心脏模型提供单元17。
尽管在上文参考附图1描述的实施例中，图像生成装置23适于提供CT图像，所述CT图像被用于确定FFR值的分布以及心肌灌注值的分布，即，尽管在上文参考附图1描述的实施例中，相同成像模态的图像被用于确定FFR值的分布和心肌灌注值的分布，在其他实施例中，不同成像模态的图像也能够被用于确定FFR值的分布和心肌灌注值的分布。由此，相同或不同成像模态可以被用于确定FFR值的分布和心肌灌注值的分布。例如，FFR值的分布可以基于磁共振图像、血管内超声图像、x射线CT图像等确定，并且心肌灌注值的分布可以基于正电子发射断层摄影图像、单光子发射CT图像、磁共振图像、x射线CT图像等确定。
尽管在上文描述的实施例中，FFR值是基于图像确定的，在另一实施例中，FFR值可以是以另一种方式确定的，例如，它们可以是直接测量得到的。
本领域技术人员通过实践所主张的发明，通过研究附图、公开内容和随附的权利要求书，能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求书中，词汇“包括”并不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。
单个单元或装置可以满足权利要求中引用的若干项的功能。事实上，在相互不同的从属权利要求中所引用的特定措施并不指示不能够使用这些措施的组合以获益。
由一个或若干个单元或装置执行的如FFR值的确定、心肌灌注值的确定、在心肌的部分与冠状动脉之间的分配的确定、在FFR值与心肌灌注值之间的对应程度的确定等的流程能够由任意数量的单元或装置来执行。例如，步骤102到105能够由单个单元或由任意其他数量的不同单元来执行。这些流程和/或根据成像方法对成像系统的控制和/或根据处理方法对处理设备的控制能够被实施为计算机程序的程序代码模块和/或被实施为专用硬件。
计算机程序可以被存储/分布在与其他硬件一起提供或者作为其他硬件的部分的合适的介质上，诸如光学存储介质，或者固态介质，但其也能够以其他形式分布，诸如经由因特网或其他有线或无线电子通信系统进行分布。
权利要求中的任何参考标记不应当被解释为限制范围。
本发明涉及一种用于处理生物体的心脏数据的处理设备并且涉及包括所述处理设备的成像系统。指示生物体的不同冠状动脉的FFR的FFR值的分布、指示生物体的心肌的不同部分的心肌灌注的诸如碘图的值的心肌灌注值的分布以及在生物体的冠状动脉与心肌的部分之间的分配，被用于确定在FFR值与心肌灌注值之间的对应程度。如果所述心肌灌注值已知是可靠的，基于所确定的对应程度，这允许例如确定FFR值的可靠性。

Claims (15)

1.一种用于处理生物体的心脏数据的处理设备，所述处理设备(13、21；30)包括：
-血流储备分数提供单元(15)，其用于提供指示所述生物体的不同冠状动脉的血流储备分数的血流储备分数值的分布(24)，
-心肌灌注提供单元(16)，其用于提供指示所述生物体的心肌的不同部分的心肌灌注的心肌灌注值的分布(25)，
-分配提供单元(18)，其用于提供在所述生物体的冠状动脉与所述心肌的部分之间的分配，其中，所述分配定义所述心肌的哪一部分被哪一条冠状动脉馈送，
-对应确定单元(19)，其用于基于血流储备分数值的所述分布(24)、心肌灌注值的所述分布(25)以及在所述冠状动脉与所述心肌的部分之间的所述分配来确定在血流储备分数值与心肌灌注值之间的对应程度。
2.如权利要求1所述的处理设备，其中，所述血流储备分数提供单元(15)适于基于提供的冠状动脉树的三维几何结构来确定血流储备分数值的所述分布(24)。
3.如权利要求2所述的处理设备，其中，所述处理设备(13、21；30)还包括：心脏模型提供单元(17)，其用于提供心脏模型(26)，其中，所述心脏模型对由不同冠状动脉馈送的所述心肌的至少不同部分进行建模，其中，所述分配提供单元(18)适于将所述心脏模型配准到所述提供的冠状动脉树的三维几何结构，以确定在冠状动脉与所述心肌的部分之间的所述分配。
4.如权利要求1所述的处理设备，其中，所述心肌灌注提供单元(16)适于提供从谱计算机断层摄影测量结果获得的三维碘图或者从动态心肌灌注计算机断层摄影测量结果获得的曲线下面积图作为心肌灌注值的所述分布(25)。
5.如权利要求1所述的处理设备，其中，血流储备分数值的所述分布(24)定义针对被分配到所述心肌的相同部分的一条或若干条冠状动脉的血流储备分数值，并且其中，心肌灌注值的所述分布(25)定义针对所述心肌的部分的心肌灌注值，其中，所述对应确定单元(19)适于通过将所述血流储备分数值与第一阈值进行比较并且将所述心肌灌注值与第二阈值进行比较来确定在所述血流储备分数值与所述心肌灌注值之间的对应程度，其中，
-如果a)所述血流储备分数值小于所述第一阈值并且所述心肌灌注值小于所述第二阈值，或者如果b)所述血流储备分数值大于所述第一阈值并且所述心肌灌注值大于所述第二阈值，则确定较大的对应程度，并且
-如果a)所述血流储备分数值大于所述第一阈值并且所述心肌灌注值小于所述第二阈值，或者如果b)所述血流储备分数值小于所述第一阈值并且所述心肌灌注值大于所述第二阈值，则确定较小的对应程度。
6.如权利要求5所述的处理设备，其中，所述第一阈值取决于血流储备分数值的所述分布和/或所述第二阈值取决于心肌灌注值的所述分布。
7.如权利要求6所述的处理设备，其中，所述第一阈值取决于血流储备分数值的所述分布的平均和/或所述第二阈值取决于所述心肌灌注值的所述分布的平均。
8.如权利要求1所述的处理设备，其中，所述处理设备(13、21；30)还包括显示器(21)，所述显示器用于显示所述冠状动脉和/或所述心肌的部分，并且用于显示分别指示在所述冠状动脉的各自位置处和/或在所述心肌的部分的各自位置处的所确定的对应程度的指示。
9.如权利要求8所述的处理设备，其中，所述处理设备(13、21；30)适于使得：
-在所述显示器(21)上在所述冠状动脉的位置处和/或在所述心肌的所述部分的位置处示出第一种指示，在所述位置处，各自的确定的对应程度小于对应阈值，和/或
-在所述显示器(21)上在所述冠状动脉的位置处和/或在所述心肌的所述部分的位置处示出第二种指示，在所述位置处，各自的确定的对应程度大于所述对应阈值。
10.如权利要求1所述的处理设备，其中，所述血流储备分数提供单元(15)适于基于由第一成像模态生成的所述生物体的所述心脏的第一图像来确定血流储备分数值的所述分布(24)，并且其中，所述心肌灌注提供单元(16)适于基于由不同于所述第一成像模态的第二成像模态生成的所述生物体的所述心脏的第二图像来确定心肌灌注值的所述分布(25)。
11.一种用于对生物体的心脏进行成像的成像系统，所述成像系统(22)包括：
-图像生成装置(23)，其用于生成指示所述生物体的不同冠状动脉的血流储备分数的所述心脏的第一图像，并且用于生成指示所述生物体的心肌的不同部分的心肌灌注的所述心脏的第二图像，
-如权利要求1所述的处理设备(13)，其中，所述血流储备分数提供单元(15)适于基于所述第一图像来确定血流储备分数值的所述分布(24)，并且其中，所述心肌灌注提供单元(16)适于基于所述第二图像来确定心肌灌注值的所述分布(25)，
-显示器(21)，其用于显示所述冠状动脉和/或所述心肌的所述部分，并且用于显示分别指示在所述冠状动脉的各自位置处和/或在所述心肌的所述部分的各自位置处的所确定的对应程度的指示。
12.一种用于处理生物体的心脏数据的处理方法，所述处理方法包括：
-提供指示所述生物体的不同冠状动脉的血流储备分数的血流储备分数值的分布(24)，
-提供指示所述生物体的心肌的不同部分的心肌灌注的心肌灌注值的分布(25)，
-提供在所述生物体的冠状动脉与所述心肌的部分之间的分配，其中，所述分配定义所述心肌的哪一部分被哪一条冠状动脉馈送，
-基于血流储备分数值的所述分布(24)、心肌灌注值的所述分布(25)以及在所述冠状动脉与所述心肌的部分之间的所述分配来确定在血流储备分数值与心肌灌注值之间的对应程度。
13.一种用于对生物体的心脏进行成像的成像方法，所述成像方法包括：
-生成指示所述生物体的不同冠状动脉的血流储备分数的所述心脏的第一图像，并且生成指示所述生物体的心肌的不同部分的心肌灌注的所述心脏的第二图像，
-如权利要求12所述地确定在血流储备分数值与心肌灌注值之间的对应程度，其中，通过基于所述第一图像确定血流储备分数值来提供血流储备分数值的所述分布(24)，并且通过基于所述第二图像确定心肌灌注值来提供心肌灌注值的所述分布(25)，
-显示所述冠状动脉和/或所述心肌的所述部分，并且显示指示分别在所述冠状动脉的各自位置处和/或在所述心肌的所述部分的各自位置处的所确定的对应程度的指示。
14.一种用于处理生物体的心脏数据的计算机程序，其中，所述计算机程序包括程序代码模块，当所述计算机程序在控制如权利要求1所述的处理设备的计算机上运行时，所述程序代码模块用于令所述处理设备执行如权利要求12所述的处理方法的步骤。
15.一种用于对生物体的心脏进行成像的计算机程序，其中，所述计算机程序包括程序代码模块，当所述计算机程序在控制处理设备的计算机上运行时，所述程序代码模块用于令如权利要求11所述的成像系统执行如权利要求13所述的成像方法的步骤。
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