CN109044575A - 一种基于冠状动脉三维重建的支架选取方法 - Google Patents

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刘琦
肖
肖一
刘璐
邸宇航
张子涵
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    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/82—Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
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Abstract

本发明公开了一种基于冠状动脉三维重建的支架选取方法，其包括以下步骤：S1、获取冠脉CT造影数据中的血流动力学参数和薄层CT图像中冠状动脉在冠状面、矢状面、横截面的直径；S2、根据获取数据进行三维重建，得到冠状动脉的3D模型；S3、根据冠脉CT造影数据中的血流动力学参数得到冠状动脉3D模型中的初始血流储备分数；S4、在冠状动脉的3D模型中单一植入不同的虚拟支架，得到植入不同虚拟支架后的3D模型；S5、调整每个虚拟支架的植入位置，得到每个虚拟支架在不同位置处对应的血流储备分数；S6、选取最高血流储备分数所对应的虚拟支架及植入位置，完成支架选取。本发明克服了临床上支架的选择只能依靠经验的弊端。

Description

一种基于冠状动脉三维重建的支架选取方法
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种基于冠状动脉三维重建的支架选取方法。
背景技术
冠心病是由于冠状动脉管壁粥样硬化导致冠脉狭窄或阻塞，引起心肌缺血缺氧坏死及系列并发症的疾病。在治疗冠心病时通常会采用植入支架的方式，但在判断冠脉狭窄引起心肌缺血患者的支架植入方案上依旧主要凭借心脏介入医师的经验判断，支架植入手术进行之前介入治疗医师需要对影像中反映出的冠脉狭窄程度及心脏缺血程度进行判断，术后需要通过影像学结果进行手术治疗效果的判断。但整个过程对介入治疗医师的经验要求和影响学背景知识要求严苛，无法形成直接的医疗参考。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于冠状动脉三维重建的支架选取方法解决了不能预先选取支架的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种基于冠状动脉三维重建的支架选取方法，其包括以下步骤：
S1、获取冠脉CT造影数据中的血流动力学参数和薄层CT图像中冠状动脉在冠状面、矢状面、横截面的直径；
S2、根据薄层CT图像中冠状动脉在冠状面、矢状面、横截面的直径逐层将冠状动脉的解剖结构及血管走行方向进行三维重建，得到冠状动脉的3D模型；
S3、将冠脉CT造影数据中的血流动力学参数作为冠状动脉3D模型的初始血流动力学参数，并根据初始血流动力学参数得到冠状动脉3D模型中的初始血流储备分数；
S4、根据冠状动脉3D模型的初始血流储备分数在冠状动脉的3D模型中单一植入不同的虚拟支架，得到植入不同虚拟支架后的3D模型；
S5、调整每个虚拟支架的植入位置，得到3D模型中每个虚拟支架在不同位置处对应的血流动力学参数，进而得到每个虚拟支架在不同位置处对应的血流储备分数；
S6、选取最高血流储备分数所对应的虚拟支架及植入位置，完成支架选取。
进一步地，步骤S1中冠脉CT造影数据中的血流动力学参数包括：
血液密度ρ，血液压力p，动力粘性常数μ，血液所受外力F，t时刻时的血液的矢量速度v，血管腔直径d，血管壁剪切应力τ，冠状动脉血流量Q；3D模型中心肌最大充血状态下的狭窄远端冠脉内平均压Pd；冠脉口部主动脉平均压Pa；
其中π为常数。
进一步地，步骤S3中获取冠状动脉3D模型中的血流储备分数的具体方法为：
根据公式
FFR＝Pd/Pa
得到冠状动脉3D模型中的血流储备分数FFR。
进一步地，步骤S5中调整每个虚拟支架的植入位置的具体方法为：
以0.1mm为间距调整每个虚拟支架的植入位置。
本发明的有益效果为：本发明通过薄层CT扫描数据和冠状动脉造影结果准确地在系统中重建患者冠状动脉血管的解剖学特征和血流动力学参数，根据三维模型中血管走行方向、管径、长度、弹性等属性、血管中血流速度及血液粘稠度等得到血流储备分数(FFR)的初始值，并通过在三维模型中以一定的间距不断调整植入支架的位置，获取不同支架在不同位置处时血流储备分数的最终值，将最高最终值对应的支架作为选取的支架。本发明可以预选最优支架，克服了临床上支架只能依靠经验的弊端。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，该基于冠状动脉三维重建的支架选取方法包括以下步骤：
S1、获取冠脉CT造影数据中的血流动力学参数和薄层CT图像中冠状动脉在冠状面、矢状面、横截面的直径；
S2、根据薄层CT图像中冠状动脉在冠状面、矢状面、横截面的直径逐层将冠状动脉的解剖结构及血管走行方向进行三维重建，得到冠状动脉的3D模型；
S3、将冠脉CT造影数据中的血流动力学参数作为冠状动脉3D模型的初始血流动力学参数，并根据初始血流动力学参数得到冠状动脉3D模型中的初始血流储备分数；
S4、根据冠状动脉3D模型的初始血流储备分数在冠状动脉的3D模型中单一植入不同的虚拟支架，得到植入不同虚拟支架后的3D模型；
S5、调整每个虚拟支架的植入位置，得到3D模型中每个虚拟支架在不同位置处对应的血流动力学参数，进而得到每个虚拟支架在不同位置处对应的血流储备分数；
S6、选取最高血流储备分数所对应的虚拟支架及植入位置，完成支架选取。
步骤S1中冠脉CT造影数据中的血流动力学参数包括：血液密度ρ，血液压力p，动力粘性常数μ，血液所受外力F，t时刻时的血液的矢量速度v，血管腔直径d，血管壁剪切应力τ，冠状动脉血流量Q；3D模型中心肌最大充血状态下的狭窄远端冠脉内平均压Pd；冠脉口部主动脉平均压Pa；
其中π为常数。
步骤S3中获取冠状动脉3D模型中的血流储备分数的具体方法为：根据公式
FFR＝Pd/Pa
得到冠状动脉3D模型中的血流储备分数FFR。
步骤S5中调整每个虚拟支架的植入位置的具体方法为：以0.1mm为间距调整每个虚拟支架的植入位置。
本发明通过薄层CT扫描数据和冠状动脉造影结果准确地在系统中重建患者冠状动脉血管的解剖学特征和血流动力学参数，根据三维模型中血管走行方向、管径、长度、弹性等属性、血管中血流速度及血液粘稠度等得到血流储备分数(FFR)的初始值，并通过在三维模型中以一定的间距不断调整植入支架的位置，获取不同支架在不同位置处时血流储备分数的最终值，将最高最终值对应的支架作为选取的支架。本发明可以预选最优支架，克服了临床上支架只能依靠经验的弊端。

Claims (4)

1.一种基于冠状动脉三维重建的支架选取方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、获取冠脉CT造影数据中的血流动力学参数和薄层CT图像中冠状动脉在冠状面、矢状面、横截面的直径；
S2、根据薄层CT图像中冠状动脉在冠状面、矢状面、横截面的直径逐层将冠状动脉的解剖结构及血管走行方向进行三维重建，得到冠状动脉的3D模型；
S3、将冠脉CT造影数据中的血流动力学参数作为冠状动脉3D模型的初始血流动力学参数，并根据初始血流动力学参数得到冠状动脉3D模型中的初始血流储备分数；
S4、根据冠状动脉3D模型的初始血流储备分数在冠状动脉的3D模型中单一植入不同的虚拟支架，得到植入不同虚拟支架后的3D模型；
S5、调整每个虚拟支架的植入位置，得到3D模型中每个虚拟支架在不同位置处对应的血流动力学参数，进而得到每个虚拟支架在不同位置处对应的血流储备分数；
S6、选取最高血流储备分数所对应的虚拟支架及植入位置，完成支架选取。
2.根据权利要求1所述的基于冠状动脉三维重建的支架选取方法，其特征在于：所述步骤S1中冠脉CT造影数据中的血流动力学参数包括：
血液密度ρ，血液压力p，动力粘性常数μ，血液所受外力F，t时刻时的血液的矢量速度v，血管腔直径d，血管壁剪切应力τ，冠状动脉血流量Q；3D模型中心肌最大充血状态下的狭窄远端冠脉内平均压Pd；冠脉口部主动脉平均压Pa；
其中π为常数。
3.根据权利要求2所述的基于冠状动脉三维重建的支架选取方法，其特征在于：所述步骤S3中获取冠状动脉3D模型中的血流储备分数的具体方法为：
根据公式
FFR＝Pd/Pa
得到冠状动脉3D模型中的血流储备分数FFR。
4.根据权利要求3所述的基于冠状动脉三维重建的支架选取方法，其特征在于：所述步骤S5中调整每个虚拟支架的植入位置的具体方法为：
以0.1mm为间距调整每个虚拟支架的植入位置。
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