CN109512450A - 测量血管血流速度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种测量血管血流速度的方法，包括步骤：向目标区域血液流向的起点处注射定量的造影剂；用CT对目标区域血液流向的起点处进行扫描，获取起点处图像，并开始计时；CT对目标区域血液流向的终点处进行灌注扫描，获取造影剂首先到达终点的图像，并记下时间t；用CT对目标区域进行螺旋扫描，实现目标区域血管的三维重建；通过CT的分析测量软件将目标区域的血管拉直并测量出目标区域的血管长度S；通过目标区域的血管长度S和时间t计算出目标区域血管血流速度V，即：
Description
技术领域
本发明涉及应用于医疗领域，具体为一种测量血管血流速度的方法。
背景技术
血液流速是指血细胞和液体在血管中的流动速度。血液粘稠，流速减慢， 血液中脂质便沉积在血管的内壁上，导致管腔狭窄、供血不足。如冠状动脉 狭窄，导致心肌缺血或心肌梗死，危及生命；脑动脉狭窄，导致脑梗塞，梗 塞区域所支配肢体瘫痪；肢体动脉狭窄，导致狭窄远端肢体功能减弱或肌肉 坏死。人体在运动状态、静止状态或疾病状态下，其动脉血液流动速度是不 相同的。通过测量动脉血液流动速度，了解其变化规律，掌握动脉血液流动 速度的正常值范围、最大值和最小值，对于我们研究人体器官的健康状况与 动脉血液流速的相关性，以及预防各种心血管疾病有重要指导意义。
超声多谱勒技术是利用超声波来探测血液流速，根据超声波在遇到运动 物体(如细胞)后，其超声频率发生偏移的现象，测量血管内血液流速。连续超 声多普勒测量血液流速时，其结果受声束和运动方向夹角的影响较大，无法 了解异常血流的产生部位；脉冲超声波多普勒测量血液流速时，它所测血流 速度的大小即多普勒频移大小受脉冲重复频率的限制，当其频移值超过尼奎 斯特频率时，速度高的血流尖峰部分不能正常显示，出现频率倒错的显象， 测量准确度不能保证。此外，由于采样体积范围小，需要在断面上反复移动， 检测时间较长。故使用超声多普勒法测量血液流速受到探头角度、采样体积 等的限制。，适用范围小，测试效率低，测试数据不准确。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种基于螺旋CT成像系统测量血管血流速度的 方法，有效保证了数据的准确度，提高了测试效率。
本发明提出一种测量血管血流速度的方法，包括步骤：
向目标区域血液流向的起点处注射定量的造影剂；
用CT对所述目标区域血液流向的起点处进行扫描，获取起点处图像，并 开始计时；
所述CT对目标区域血液流向的终点处进行灌注扫描，获取造影剂首先到 达终点的图像，并记下时间t；
继续对所述目标区域起点处注射定量的造影剂，使所述造影剂在所述目 标区域内达到指定浓度；
用所述CT对所述目标区域进行螺旋扫描，实现所述目标区域血管的三维 重建；
通过所述CT的分析测量软件将所述目标区域的血管拉直并测量出所述 目标区域的血管长度S；
通过所述目标区域的血管长度S和所述时间t计算出目标区域血管血流速 度V，即：
进一步地，采用高压注射器进行造影剂的注射。
进一步地，所述目标区域包括注入造影剂的主支血管及其分支。
进一步地，所述向目标区域血液流向的起点处注射定量的造影剂的步骤 之前，包括：
通过图像跟踪检测目标血管在不同心跳时刻下的位置的变化，以获得所 述目标区域。
进一步地，通过所述目标区域的血管长度S和所述时间t计算出目标区域 血管血流速度V的步骤之后，包括：
接收所述目标区域血管的几何参数；
以所述血液流向起点为参考点，基于所述几何参数和目标区域血管上的 点到所述参考点的距离，计算出参考官腔直径函数和所述几何参数差异函数； 在多个尺寸下对几何参数差异函数求导，得到多个尺寸对应的差值导数函数；
基于所述多个尺寸对应的差值导数函数和最大平均血流速度，获得所述 血管第一位置处的第二血流压力与血液流向起点处的第一血流压力之间的比 值。
进一步地，所述几何参数包括所述目标区域血液流向起点的横截面积或 直径、所述目标区域血液流向终点的横截面积或直径和所述目标区域位于起 点与终点之间的第一位置的横截面积或直径。
本发明一种测量血管血流速度的方法的有益效果为，通过基于螺旋CT成 像系统测量目标区域血管血流速度的方法，达到无创诊断，能够适应不同的 应用，基于现代成像设备，可直观、方便地显示计算血管血流速度时所需数 据，有效保证了数据的准确度，机提高了测试效率。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限 定本发明。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式 “一”、“一个”、“所述”“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进 一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、 整数、步骤、操作、元件、单元、模块和/或组件，但是并不排除存在或添加 一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它 可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使 用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和 /或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包 括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般 理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该 被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一 样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明一优选实施例的一种测量血管血流速度的方法，包括步骤：
S1，向目标区域血液流向的起点处注射定量的造影剂；
在本实施例中，造影剂又称对比剂，在本申请中注射造影剂是为增强影 像观察效果而注入到人体组织或器官目标区域的化学制品。该制品的密度高 于或低于周围组织，形成的对比用器械显示图像。在起点处注射造影剂能够 使造影剂随着血液的流动方向流动。
S2，用CT对目标区域血液流向的起点处进行扫描，获取起点处图像，并 开始计时；
在本实施例中，冠脉造影利用人体软组织和造影剂对射线吸收程度的不 同，在造影图像上形成了血管和周围组织之间的不同高对比度。本实施例中 的目标区域选取狭窄的血管。
S3，CT对目标区域血液流向的终点处进行灌注扫描，获取造影剂首先到 达终点的图像，并记下时间t；
在本实施例中，采用CT对目标区域血液流向的终点处进行灌注扫描，CT 灌注扫描是在造影剂增强后进行不同时相的扫描。CT灌注扫描反映了造影剂 从进人组织或病灶的瞬间开始一直到大部分离开组织或病灶为止。它反映的 是组织或病灶内造影剂的灌注规律，也即在这些组织或病灶内的血流微循环 规律。CT灌注扫描对时间分辨率要求很高，每次扫描之间的间隔不能大于 0.5～1秒。造影剂的注射速度也要比CT动态增强扫描快，以保证造影剂在短 时间内集团通过需检查的靶器官，避免后处理时的分析错误。CT灌注扫描可以更直接地反映病变组织的循环规律，更加精确地计算组织的灌注量和描绘 灌注曲线。对鉴别良恶性肿瘤和了解脑缺血病灶的血供情况都有很大的帮助。
S4，继续对目标区域起点处注射定量的造影剂，使造影剂在目标区域内 达到指定浓度；
在本实施例中，由于造影剂的充盈速度较快，充盈整个目标区域时间较 短，因此，优先选择预定时间区间内为一整个心动周期，获取该心动周期内 的造影图像上的变化规律。
S5，用CT对目标区域进行螺旋扫描，实现目标区域血管的三维重建；
在本实施例中，螺旋扫描是CT扫描技术之一，由于扫描轨迹呈螺旋线， 故称螺旋扫描，又称体积或容积扫描。在扫描过程中，X线球管围绕机架连 续旋转曝光，曝光同时检查床同时检查床同步匀速运动，探测器同时采集数 据。
S6，通过CT的分析测量软件将目标区域的血管拉直并测量出目标区域的 血管长度S；
在本实施例中，通过CT的分析测量软件将螺旋扫描获得的目标区域血管 三维重建模型拉直并进行测量，通过分析测量软降测量出目标区域血管后的 长度S。
S7，通过目标区域的血管长度S和时间t计算出目标区域血管血流速度V， 即：
在本实施例中，获取到目标区域的血管长度S和造影剂从起点处到达终 点处的时间t时，可以通过公式计算出目标区域血管血流速度V的值。
在本实施例中，采用高压注射器进行造影剂的注射。高压注射器的最大 流速25.0ml/sec,最大流量99.9ml，最大压力1000psi，共有血管造影，灌注， CT和试注射四个模式。该高压注射器由注射头、支架、控制显示器、电源箱、 血管造影手控开关、CT手控开关、脚控开关及电缆线组成。
在本实施例中，目标区域包括注入造影剂的主支血管及其分支。目标区 域中的造影剂通过CT的变化不仅仅是由于造影剂在目标血管中的传输导致， 还可能由于目标血管移除和边支血管移入，从而导致计算的血流速度不准确。 因此在本实施例通过分别对主支血管及其分支进行造影剂的注射，对计算得 到的速度取平均值，提高血流速度的准确度。
在本实施例中，通过图像跟踪检测目标区域在不同心跳时刻下的位置的 变化，从而获得最佳的目标区域。
在本实施例中，通过所述目标区域的血管长度S和所述时间t计算出目标 区域血管血流速度V的步骤之后，包括：
接收所述目标区域血管的几何参数；
以所述血液流向起点为参考点，基于所述几何参数和目标区域血管上的 点到所述参考点的距离，计算出参考官腔直径函数和所述几何参数差异函数； 在多个尺寸下对几何参数差异函数求导，得到多个尺寸对应的差值导数函数；
基于所述多个尺寸对应的差值导数函数和最大平均血流速度，获得所述 血管第一位置处的第二血流压力与血液流向起点处的第一血流压力之间的比 值。
在本实施例，所述几何参数包括所述目标区域血液流向起点的横截面积或直 径、所述目标区域血液流向终点的横截面积或直径和所述目标区域位于起点 与终点之间的第一位置的横截面积或直径。
向目标区域血液流向的起点处注射定量的造影剂；
在本实施例中，造影剂又称对比剂，在本申请中注射造影剂是为增强影 像观察效果而注入到人体组织或器官目标区域的化学制品。该制品的密度高 于或低于周围组织，形成的对比用器械显示图像。在起点处注射造影剂能够 使造影剂随着血液的流动方向流动。
用CT对目标区域血液流向的起点处进行扫描，获取起点处图像，并开始 计时；
在本实施例中，冠脉造影利用人体软组织和造影剂对射线吸收程度的不 同，在造影图像上形成了血管和周围组织之间的不同高对比度。本实施例中 的目标区域选取狭窄的血管。
CT对目标区域血液流向的终点处进行灌注扫描，获取造影剂首先到达终 点的图像，并记下时间t；
在本实施例中，采用CT对目标区域血液流向的终点处进行灌注扫描，CT 灌注扫描是在造影剂增强后进行不同时相的扫描。CT灌注扫描反映了造影剂 从进人组织或病灶的瞬间开始一直到大部分离开组织或病灶为止。它反映的 是组织或病灶内造影剂的灌注规律，也即在这些组织或病灶内的血流微循环 规律。CT灌注扫描对时间分辨率要求很高，每次扫描之间的间隔不能大于 0.5～1秒。造影剂的注射速度也要比CT动态增强扫描快，以保证造影剂在短 时间内集团通过需检查的靶器官，避免后处理时的分析错误。CT灌注扫描可以更直接地反映病变组织的循环规律，更加精确地计算组织的灌注量和描绘 灌注曲线。对鉴别良恶性肿瘤和了解脑缺血病灶的血供情况都有很大的帮助。
继续对目标区域起点处注射定量的造影剂，使造影剂在目标区域内达到 指定浓度；
在本实施例中，由于造影剂的充盈速度较快，充盈整个目标区域时间较 短，因此，优先选择预定时间区间内为一整个心动周期，获取该心动周期内 的造影图像上的变化规律。
用CT对目标区域进行螺旋扫描，实现目标区域血管的三维重建；
在本实施例中，螺旋扫描是CT扫描技术之一，由于扫描轨迹呈螺旋线， 故称螺旋扫描，又称体积或容积扫描。在扫描过程中，X线球管围绕机架连 续旋转曝光，曝光同时检查床同时检查床同步匀速运动，探测器同时采集数 据。
通过CT的分析测量软件将目标区域的血管拉直并测量出目标区域的血 管长度S；
在本实施例中，通过CT的分析测量软件将螺旋扫描获得的目标区域血管 三维重建模型拉直并进行测量，通过分析测量软降测量出目标区域血管后的 长度S。
通过目标区域的血管长度S和时间t计算出目标区域血管血流速度V，即：
在本实施例中，获取到目标区域的血管长度S和造影剂从起点处到达终 点处的时间t时，可以通过公式计算出目标区域血管血流速度V的值。
接收目标区域血管的几何参数，几何参数包括目标区域血液流向起点的 横截面积或直径、目标区域血液流向终点的横截面积或直径和目标区域位于 起点与终点之间的第一位置的横截面积或直径；
以血液流向起点为参考点，基于几何参数和目标区域血管上的点到参考 点的距离，计算出参考官腔直径函数和几何参数差异函数；在多个尺寸下对 几何参数差异函数求导，得到多个尺寸对应的差值导数函数；
基于多个尺寸对应的差值导数函数和最大平均血流速度，获得血管第一 位置处的第二血流压力与血液流向起点处的第一血流压力之间的比值。
在本实施例中，基于计算血管血流速度的方法，并结合该目标区域内血 管的其他几何参数，通过相应的计算公式获得血管的压力值或FFR值。FFR 为光转动脉血流储备分数，是指在冠状动脉存在狭窄病变的情况下，该血管 所供心肌区域能获得的最大血流与同一区域理论上正常情况下所能获得的最 大血流之比。
在本实施例中，采用高压注射器进行造影剂的注射，高压注射器的最大 流速25.0ml/sec,最大流量99.9ml，最大压力1000psi，共有血管造影，灌注， CT和试注射四个模式。该高压注射器由注射头、支架、控制显示器、电源箱、 血管造影手控开关、CT手控开关、脚控开关及电缆线组成。
在本实施例中，目标区域包括注入造影剂的主支血管及其分支。目标区 域中的造影剂通过CT的变化不仅仅是由于造影剂在目标血管中的传输导致， 还可能由于目标血管移除和边支血管移入，从而导致计算的血流速度不准确。 因此在本实施例通过分别对主支血管及其分支进行造影剂的注射，对计算得 到的速度取平均值，提高血流速度的准确度。
在本实施例中，通过图像跟踪检测目标区域在不同心跳时刻下的位置的 变化，从而获得最佳的目标区域。
本发明一种测量血管血流速度，通过基于螺旋CT成像系统测量目标区域 血管血流速度的方法，基于现代成像设备，可直观、方便地显示计算血管血 流速度时所需数据，有效保证了数据的准确度，机提高了测试效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用 在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种测量血管血流速度的方法，其特征在于，包括步骤：
向目标区域血液流向的起点处注射定量的造影剂；
用CT对所述目标区域血液流向的起点处进行扫描，获取所述起点处图像，并开始计时；
所述CT对目标区域血液流向的终点处进行灌注扫描，获取造影剂首先到达终点的图像，并记下时间t；
继续对所述目标区域起点处注射定量的造影剂，使所述造影剂在所述目标区域内达到指定浓度；
用所述CT对所述目标区域进行螺旋扫描，实现所述目标区域血管的三维重建；
通过所述CT的分析测量软件将所述目标区域的血管拉直并测量出所述目标区域的血管长度S；
通过所述目标区域的血管长度S和所述时间t计算出目标区域血管血流速度V，即：
2.如权利要求1所述的测量血管血流速度的方法，其特征在于，采用高压注射器进行造影剂的注射。
3.如权利要求1所述的测量血管血流速度的方法，其特征在于，所述目标区域包括注入造影剂的主支血管及其分支。
4.如权利要求1所述的测量血管血流速度的方法，其特征在于，所述向目标区域血液流向的起点处注射定量的造影剂的步骤之前，包括：
通过图像跟踪检测目标血管在不同心跳时刻下的位置的变化，以获得所述目标区域。
5.如权利要求1所述的测量血管血流速度的方法，其特征在于，通过所述目标区域的血管长度S和所述时间t计算出目标区域血管血流速度V的步骤之后，包括：
接收所述目标区域血管的几何参数；
以所述血液流向起点为参考点，基于所述几何参数和目标区域血管上的点到所述参考点的距离，计算出参考官腔直径函数和所述几何参数差异函数；在多个尺寸下对几何参数差异函数求导，得到多个尺寸对应的差值导数函数；
基于所述多个尺寸对应的差值导数函数和最大平均血流速度，获得所述血管第一位置处的第二血流压力与血液流向起点处的第一血流压力之间的比值。
6.如权利要求5所述的测量血管血流速度的方法，其特征在于，所述几何参数包括所述目标区域血液流向起点的横截面积或直径、所述目标区域血液流向终点的横截面积或直径和所述目标区域位于起点与终点之间的第一位置的横截面积或直径。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190326 |
|
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