CN109843161A - 用于确定针对狭窄评估的功能指数的装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于确定针对脉管的狭窄评估的功能指数的装置。所述装置包括输入接口(40)和处理单元(50)。所述输入接口(30)被配置为获得表示脉管(6)的二维表示的图像数据。所述处理单元(50)被配置为在所述图像数据中确定所述脉管(6)的路线和所述脉管沿其路线的宽度(w1、w2)，并且还被配置为基于所述图像数据中的所述脉管的所述宽度来确定针对所述脉管的狭窄评估的所述功能指数。

Description

用于确定针对狭窄评估的功能指数的装置
技术领域
本发明涉及一种用于确定用于脉管狭窄评估的功能指数的装置，一种用于确定用于脉管狭窄评估的功能指数的方法，相关的计算机程序产品以及存储有所述计算机程序产品的计算机可读介质。
背景技术
心血管疾病是工业化世界中死亡的主要原因。心血管疾病的主要形式是由供应心脏、大脑、肾脏和下肢的动脉的内部组织层中的脂肪物质(“斑块”)的长期积聚引起的。动脉中的斑块的这样的积聚可能导致脉管腔的变窄，这样的变窄被称为狭窄。
进行性冠状动脉疾病如脉管狭窄限制了血液流向心脏。评估通过脉管的血流可能需要各种检查流程，无论是侵入性的还是非侵入性的。由于缺乏由当前非侵入性测试提供的准确信息，许多患者需要侵入性导管流程来评估通过脉管的血流量。
最近的研究已经展示，血流动力学特征，例如分数血流储备(FFR)，可能是帮助确定患有动脉疾病的患者的最佳处置的重要指标。分数血流储备的一些常规评估使用侵入式导管插入术来直接测量血流特性，例如，压力和流速。然而，这些侵入式测量技术给患者带来风险并且可能导致显著的成本。
FFR是狭窄功能性严重程度的指标，其是根据压力测量来计算的，优选在动脉造影期间进行。FFR可以定义为在充血条件理相对于近端压力(当在血液流动方向上观察时在狭窄之后或其上游)的远端血压(当在血液流动方向上观察时在狭窄之后或其下游)(即经过病变后的压力与正常压力之间的比率)。换句话说，分数血流储备表示脉管下方的最大流量(特别是在存在狭窄的情况下)与假设没有狭窄的最大流量的比较。分数血流储备是0到1范围内的归一化值，其中，0.5的分数血流储备指示给定的狭窄导致血压下降50％并因此显著限制脉管中的最大血流量。
或者，可以使用即时自由波比率(iFR)作为剩余流量最大流动能力的指标。
然而，狭窄评估所需的努力的量可能非常高并且可能需要大量信息，特别是对于非侵入性狭窄评估。
WO 2014/072861 A2描述了基于特定提取的特征来确定分数血流储备。这些特征是从患者身体的感兴趣区域的体积表示中提取的。此外，确定用于通过模拟来确定FFR的边界条件，并且这些边界条件可用于对未知FFR进行分类。
发明内容
鉴于以上内容，可能需要减少狭窄评估所需的努力并简化其过程。
该需要在独立权利要求的主题中得以满足，其中，在从属权利要求中并入了另外的实施例。应当注意，本发明的以下描述的方面至少以类似的方式也适用于所述方法、计算机程序单元和计算机可读介质。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于确定用于脉管狭窄评估的功能指数的装置。所述装置包括输入接口和处理单元。所述输入接口被配置为获得表示脉管的二维表示的图像数据。所述处理单元被配置为在所述图像数据中确定所述脉管的路线和所述脉管沿其路线的宽度，并且还被配置为基于所述图像数据中的所述脉管的所述宽度来确定针对所述脉管的狭窄评估的所述功能指数。
所述输入接口可以以任何数据格式接收图像数据，其中，所述图像数据对应于患者的身体的感兴趣区域的二维表示。所述图像数据可以由各种可能的图像捕获设备捕获,只要图像数据是包含至少一条脉管(特别是至少一条血管)的感兴趣区域的二维表示。换句话说，所述输入接口适于接收二维(2D)图像数据。所述输入接口可以是适于扫描图像的光学捕获单元。所述处理单元可以适于处理扫描的图像数据并识别血管以及基于血管的宽度来确定针对狭窄评估的所述功能指数。所述宽度尤其可以是所述脉管的内部宽度，使得宽度确定可用于血流的空间或直径。替代地，所述输入接口可以适于接收表示二维图像的数据，所述数据由外部单元提供。
所述图像数据可以由X射线成像系统提供，其中，将感兴趣区域中的一条或多条脉管投射到二维图像平面上，同时流过所述(一条或多条)脉管的血液包含造影剂，使得所述脉管的内径在图像中表示。因此，使用X射线血管造影来采集2D图像数据。特别地，可以采集患者的冠状动脉的血管造影图像。
针对狭窄评估的功能指数可以是例如分数血流储备指标。然而，其他指标，例如以上提及iFR，也是可能的。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于确定针对狭窄评估的功能指数的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
a)获得(110)与脉管的二维图像数据相对应的图像数据；
b)确定所述图像数据中所述脉管的路线和所述脉管沿其路线的宽度；
c)基于所述图像数据中的所述脉管的所述宽度来确定针对所述脉管的狭窄评估的功能指数。
例如，所述二维图像数据可以是空间对象(例如，具有至少一条脉管的主体)到两二维表面上的投影，得到至少一条脉管的二维图像。
本文中描述的方法和该方法所基于的发现可以总结如下：
对于介入决策制定，对人体动脉狭窄的定量评估是高度期望的。目前的概念通常包括狭窄直径、长度、横截面积和导出量的纯几何评估。这些可以根据单个2D血管造影投影(2D QCA，定量冠状动脉血管造影术)或多个2D投影或旋转序列(3D QCA)来确定。
最近，正在发生从几何狭窄评估向功能评估的转变。功能测量还考虑了狭窄对血流的影响。具体而言，虚拟分数血流储备(vFFR)旨在预测测量的分数血流储备(FFR)。可以通过将计算流体动力学(CFD)应用于来自CT图像体积或3D血管造影数据集的3D脉管几何模型来计算虚拟FFR。
为了简化工作流程，非常希望使用单幅2D投影图像来生成功能指数。
这是根据以上描述装置和方法完成的，基本如下：
-确定脉管的至少部分的几何模型，所述模型包括内径和沿所述脉管的路径的直径的变化；
-基于所述几何模型来确定所述脉管的所述至少部分的至少一个阻力值；
-基于所述至少一个阻力值来确定流过所述脉管或所述脉管的部分的流体的压降。
所确定的压降等价于针对狭窄评估的功能指数。
参考下文所描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并将得以阐述。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明的示范性实施例：
图1示意性地图示了成像系统。
图2示意性地图示了用于由根据示例性实施例的装置使用的二维图像数据。
图3示意性地图示了根据示例性实施例的装置。
图4示意性地图示了根据示例性实施例的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，本发明被示例性地描述为在用于确定针对狭窄评估的功能指数的装置的背景中使用。然而，本发明还可以在确定针对狭窄评估的功能指数的方法的背景中使用。因此，所有以下示例和/或解释也可以旨在由本发明的方法来实现。与装置有关的特征应理解为同样适用于方法，反之亦然。
图1示意性地示出了成像系统10，例如X射线系统，用于生成对象5(例如，人体的一部分)的感兴趣区域的图像数据。成像系统10可朝向并穿过对象发射X射线辐射，使得对象的分量被投射到投影表面20上。因此，生成二维图像，其可以用作本文中描述的装置的输入数据。
然而，应当注意，只要图像数据是像人体的空间对象的二维表示，通过其他手段或通过其他处理生成的图像数据都可以用作针对所述装置的输入数据。
图2示意性地示出了包含二维投影中的脉管6的部分的投影的图像30。在该二维图像中，脉管6的部分不具有恒定的直径，而是直径改变。特别地，图像30的左侧的直径W1大于右侧的直径W2。
针对脉管6的所示部分的狭窄评估的功能指数确定如下：
-确定脉管的至少部分的几何模型，所述模型包括脉管的内径或脉管的部分以及沿所述脉管的路径的直径的变化；例如，这可以通过将脉管6的部分分隔成具有多个分区并确定针对每个分区的直径或平均直径来完成；分区数越多，针对狭窄评估的功能指数就越准确；
-基于所述几何模型来确定所述脉管的所述至少部分的至少一个阻力值。参考图2，如果W2小于W1，例如由于狭窄，则从左向右流动的模拟流体将经历增加的流体动力阻力。特别地，脉管或脉管段可以近似为至少一个线性或非线性电阻器，优选地，这样的电阻器的串联。
-基于所述至少一个阻力值来确定流过所述脉管或所述脉管的部分的流体的压降。例如，可以使用集总元(lumped element)流体动力学模型来确定压降，所述集总元流体动力学模型包括所确定的一个或多个值和特定边界条件。例如，可以对脉管或脉管部分的入口和/或出口处的(体积)流率和/或压力做出假设，然后将这些假设用作集总元模型中的边界条件。替代地，可以将物理测量值，例如主动脉压力测量值，用作边界条件。
所确定的压降，例如在冠状脉管段中的狭窄，是针对狭窄评估的功能指数的等价项。
图3示出了用于确定针对狭窄评估的功能指数的装置。所述装置包括用于接收表示二维图像的图像数据的接口40、处理单元50和输出单元60。即使输出单元60如图3中所示，但是这不一定是所述装置所必需的部件。处理单元可以确定针对狭窄评估的功能指数，并且可以将该值存储在存储器单元或存储单元中，使得外部输出单元可以访问所述存储器单元或存储单元以读出用于狭窄评估的功能指数。
接口40被配置用于接收图像数据30。图像数据可以被提供为身体区域的图像或投影，或者被提供为经由合适的数据传输协议经由数据传输网络或通过访问某种存储图像数据的存储器单元而传输到接口40的数字数据。
输出单元可以是用于光学地指示狭窄评估的功能指数的设备。例如，输出单元可以是监视器或任何其他种类的显示器。
根据本发明的一个方面，所述输入接口被配置为获得表示脉管的二维表示的图像数据，并且所述处理单元被配置为确定所述图像数据中脉管的路线和脉管沿其路线的宽度，并且还被配置为基于所述图像数据中的所述脉管的宽度来确定用于脉管狭窄评估的功能指数。
所述输入接口可以以任何格式接收图像数据。所述输入接口尤其适于接收二维图像数据。特别地，仅使用脉管的单个二维表示(例如，投影)来确定针对狭窄评估的功能指数，例如分数血流储备。
根据一个实施例，所述脉管的二维图像数据表示人的脉管的二维图像。
根据一个实施例，所述二维图像是所述脉管的投影。
根据一个实施例，所述脉管的宽度对应于图像平面或投影平面中的所述脉管的所述直径。
作为效果，例如，可以基于分数血流储备来估计冠状动脉病变血液动力学显著性。
根据一个实施例，所述处理单元被配置为对图像数据应用光密度测定方法，以在确定脉管的宽度时补偿图像数据中的透视缩短效应。
针对光密度的定量测量使用密度测定法。借助于密度测定法，可以确定脉管距图像平面或投影平面的距离是否沿着脉管的路线变化，并且可以在确定脉管的宽度时额外地对此进行考虑。可以这样做，以便不会作为距图像平面或投影平面的距离变化而掺杂所确定的脉管宽度值。换句话说，可以基于密度测定法的结果来校正测量的宽度。
密度测定法可用于补偿投影/二维图像中的透视缩短-，并且可以通过累计这些方法的结果，基于投影中的直径和密度测量结果两者来确定尺寸图像和宽度。
根据一个实施例，所述处理单元被配置为将缩放因子应用于所述图像中的所述脉管所述宽度，并基于所述宽度乘以所述缩放因子来确定针对狭窄评估的所述功能指数。
因此，可以确定脉管的非放大尺寸，并且基于经校正的脉管直径来确定针对狭窄评估的功能指数。
根据一个实施例，所述处理单元被配置为从投影图像数据的投影平面接收投影脉管的距离，并基于所述距离来确定缩放因子。
图像或投影中的脉管宽度的放大率分别取决于脉管距图像或投影表面的距离。在确定缩放因子以获得更准确的结果时可以考虑该距离。
根据一个实施例，所述处理单元被配置为沿脉管的路线对其进行分割，使得存在多个脉管节段或分区，并将特定的缩放因子应用于多个脉管节段或分区中的每一个的宽度。
当使用脉管的投影或脉管的二维图像时，在投影或图像中沿着脉管的路线的宽度可能不是真正按比例的。因此，可能需要对脉管的节段的宽度应用不同的缩放因子，以便确定非放大的宽度。
根据一个实施例，所述处理单元被配置为对脉管进行分割，使得脉管的一个节段与投影表面具有基本相同的距离。
因此，存在适当的分割，使得在一个节段内具有几乎相同的直径放大率，并且可以确保缩放因子适用于整个节段而不会人为地增加对脉管宽度的变形或偏差。
可以进行分割，使得一个节段内的脉管的距离在围绕节段的中值距离的预定宽度的范围内，例如在中值距离附近的5％或10％内。
根据一个实施例，所述处理单元被配置为检测图像数据内的参考元素，并且基于参考元素的已知大小和图像数据中的参考元素的大小来确定缩放因子。
因此，可以以更准确的方式基于参考元素的已知尺寸来确定脉管的缩放因子。
根据一个实施例，所述处理单元被配置为基于图像数据中的脉管宽度来确定用于狭窄评估的功能指数，其中，所述功能指数是以下中的一项：沿着所述脉管的中心线的压降、虚拟分数血流储备、作为通过脉管的血流量的函数的压降的曲线、流体动力学阻力值、血流速度概状、血流速度分布。
通常，可以从血液动力学参数(例如冠状动脉血流储备，CFR，即时血流储备，iFR)导出的任何参数或任何功能指数可以单独使用或与上述指标中的任何一个或多个组合使用。
根据一个实施例，所述脉管是人体的动脉。
图4示意性地示出了用于确定针对狭窄评估的功能指数的方法的流程图100。所述方法包括以下步骤：
在第一步骤110(也称为步骤a)中，获得对应于脉管的二维图像数据的图像数据。
在第二步骤120(也称为步骤b)中，确定图像数据中的脉管的路线和脉管沿路线的宽度。
在第三步骤130(也称为步骤c)中，基于图像数据中的脉管的宽度来确定用于脉管狭窄评估的功能指数。
应该理解，在此不再重复参考用于确定针对狭窄评估的功能指数的装置提供的所有解释、示例、特征和/或优点，本发明的方法旨在被配置为执行方法步骤110至130，所述装置针对所述方法步骤而被配置。因此，尽管先前参考用于确定针对狭窄评估的功能指数的装置提供的所有上述示例、解释、特征和/或优点，但是也旨在以与该方法类似的方式应用，并且特别是用于以下方法的示例性实施例。
根据该方法的示例性实施例，获得图像数据的步骤包括获得脉管的投影，其中，基于所述投影来确定所述脉管的宽度。
根据示例性实施例，所述方法还包括以下步骤：确定所述图像中的脉管的长度；基于密度测定法确定缩放因子；将缩放因子应用于所确定的脉管宽度。
根据本发明的另一示例，提供了一种计算机程序单元，其在由处理单元执行时适于执行上述方法。
根据本发明的另一示例，提供了一种其上存储有程序单元的计算机可读介质，所述程序单元在由处理单元执行时适于执行上述方法。
换句话说，以上描述与用于确定针对狭窄评估的功能指数的装置和方法有关的方案可以总结如下，并且在此提出通过以下一个或多个来对此进行近似：
应用2D QCA方法来获得目标脉管节段的2D分割和脉管中心线。为了估计脉管直径和长度的非放大尺寸，可以从已知的系统几何结构和X射线系统内心脏位置、冠状动脉树的窦口处的导管的已知尺寸、或者放置在患者胸壁上的体模/参考元件的估计来估计由放大引起的缩放因子。
因此，针对每个中心线点，确定包括中心线和局部脉管半径ri的几何模型。这可以包括分支点。
几何模型还包括针对一个或多个中心线点估计的横截面积。例如，针对每个中心线点进行这样的估计。在第一近似中，其为Ai＝π*ri 2。
因此，生成了分割的脉管的简单几何模型，其用作随后计算功能指数的基础。
在一个实施例中，使用密度测量信息来估计穿过平面方向的脉管直径。这可以基于心脏数字减影血管造影术(DSA)。此外，这可以利用整个心动周期上的时间序列图像来改善密度测量的鲁棒性。密度评估可能仅限于脉管的一部分，例如在两个分叉之间。
在另一个实施例中，选择投射角使得表观狭窄直径最小化。该选择可以由成像系统的人类操作者通过选择多个采集的投影中的一个来手动完成，或者使用投影图像的参考数据库基于先验知识进行自动建议。该方法可能导致系统地低估横截面积，并且与非引导的方法相比可能导致改善的再现性。
在另一个实施例中，选择投影角度(手动或自动地)，使得发生最少的脉管透视缩短。这可以与直径最小化相结合。
基于从2D图像提取的脉管特征(如直径、长度、曲率、过平面直径、分叉数和位置)中的一些或全部，计算狭窄评估的功能指数。例如，该功能指数可以是：沿着脉管中心线的压降，虚拟FFR，例如基于CFD模拟，作为通过狭窄的血流的函数的压降的曲线，或者由其导出的量，流体-动态阻力值，模拟的平均血流速度曲线或速度分布，或者可以根据血液动力学参数(例如CFR，iFR等)导出的任何其他功能指数。
在一个实施例中，狭窄评估的功能指数是从2D投影图像导出的。优选地，使用具有分割的单个血管造影2D投影图像和压降分布用于功能评估，因为它可以从流体动力学模拟获得。
然而，额外地，所述指数可以独立地从多幅2D图像导出。也就是说，“独立地”导出的功能指数涉及针对一个系列中的各幅图像导出单独的指数，例如针对所述系列中的每幅图像执行脉管分割、建模和流体动力学模拟。
例如，在不同的心脏状态中采集该系列中的不同图像。替代地或者额外地，可以使用提供脉管系统上的不同的视角的不同的投影角度。
任选地，改进的评估可以基于从不同图像导出的一个或多个功能指数。例如，在这种情况下，将各个数字融合为组合指数(例如，平均值)可能是有帮助的。
替代地或者额外地，确定根据不同图像确定的功能指数之间的变化。例如，可以将这种变化与预定的最大变化(Vmax)进行比较，可以基于所述比较来生成接受准则，以便对结果的准确性进行反馈。如果来自多幅图像的模拟值在预期或预定的变化范围内，则接受准则可以指示能够以比单帧评估更高的置信度接受模拟结果。
可以考虑序列的不同图像的性质而预先确定预期的最大变化(Vmax)。例如，针对在相同投影角度但在不同心脏相位拍摄的多幅图像Vmax可以低于针对在不同投影角度拍摄的多幅图像的Vmax。
替代地或额外的，所述处理单元可以被配置为计算针对被用作计算狭窄评估的功能指数的基础的一幅或多幅图像的质量分数。
例如，这样的质量分数可以基于以下质量参数中的一个或多个：
-血管造影X射线图像的分辨率可以例如根据与图像相关联的DICOM数据确定。
-投影的脉管树的尺寸，例如，由对比增强的脉管覆盖的图像区域。较大的投影的脉管树可以表示更高质量的图像。
-投影中的噪声的量，如可以例如借助于背景区域中的噪声测量来确定，即，脉管树外部的图像的一部分。较低量的噪声可表示较高质量的图像。
-投影的锐度，例如可以借助于熵分析或梯度测量来确定。
-冠状动脉的运动，例如可以借助于与序列中的相邻图像的对应分析来确定。强烈的运动可能会导致轮廓模糊，从而导致较低的图像质量。
还可以考虑其他质量参数，例如针对感兴趣的脉管部分的投影图像中的透视缩短的量，或者投影图像中的脉管交叠的量。
在一个实施例中，质量分数可以与血管造影X射线图像、计算的功能指数以及任选地确定的感兴趣的脉管段的分割一起可视化。
在另一实施例中，如果针对多幅图像独立地导出功能指数，则可以针对每幅图像与功能指数一起计算质量分数。例如，然后可以将质量分数用作确定组合功能指数的加权因子，其中，从从较低质量图像导出的功能指数比从较高质量图像导出的功能指数在组合指数中被给予较低的权重。
本文中描述的方法适用于人体所有主要动脉(冠状动脉、髂动脉、股动脉、肱动脉、肝动脉、颈动脉)中的狭窄的功能评估。
在一个实施例中，可以将功能指数与例如通过QCA获得的一个或多个几何测量进行比较。可以沿着感兴趣的脉管或脉管部分的中心线进行自动QCA测量。同样，可以针对同一脉管或脉管部分计算FFR值。
例如，可以提供实现这样的比较的用户界面。QCA和FFR值都可以归一化并覆盖在用作针对计算的基础的血管造影X射线图像之上。在一个示例中，可以确定并且在图像上可视化脉管中的归一化QCA与FFR值之间的差异超过预定阈值的部分，例如通过突出显示或颜色编码。归一化可以基于标准判定阈值，例如针对是否放置了支架的决策的阈值。在那种情况下，QCA值为0.5可以对应于FFR值为0.8。
必须指出，本发明的实施例参考不同主题进行描述。特别地，参考方法描述了一些实施例，而参考该装置描述了其他实施例。然而，本领域技术人员会从上文总结出，除非另有声明，否则除属于一主题的特征的任何结合之外，也考虑将与不同主题相关的特征间的任何结合通过本申请公开。然而，所有特征能够被组合，提供超过所述特征的简单加和的协同效应。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是说明性或示范性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及从属权利要求，在实践请求保护的本发明时能够理解并且实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的几个项目的功能。尽管特定措施是在互不相同的从属权利要求中记载的，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的集合。权利要求书中的任何附图标记均不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于确定针对脉管(6)的狭窄评估的功能指数的装置，包括：
输入接口(40)；以及
处理单元(50)；
其中，所述输入接口(40)被配置为获得表示脉管(6)的二维表示的图像数据；
其中，所述处理单元(50)被配置为：
确定脉管的至少部分的几何模型，所述模型包括内部直径和所述直径沿所述脉管的路径的变化；
基于所述几何模型来确定所述脉管的至少所述部分的至少一个阻力值，并且
基于所述至少一个阻力值来确定流过所述脉管或所述脉管的部分的流体的压降。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述二维图像是所述脉管的投影。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述处理单元(50)被配置为：对所述图像数据应用密度测定方法，从而在确定所述脉管的宽度时补偿所述图像数据中的透视缩短效应。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述处理单元(50)被配置为：对所述图像中的所述脉管的所述宽度应用缩放因子；并且基于所述宽度乘以所述缩放因子来确定针对狭窄评估的所述功能指数。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述处理单元(50)被配置为接收所述脉管距所述图像数据的图像平面的距离；并且基于所述距离来确定所述缩放因子。
6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述处理单元(50)被配置为：沿所述脉管的路径分割所述脉管，使得存在多个脉管节段；并且对所述多个脉管节段中的每个脉管节段的所述宽度应用特定的缩放因子。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述处理单元(50)被配置为对所述脉管进行分割，使得所述脉管的一个节段具有距投影表面基本相同的距离。
8.根据权利要求4至7所述的装置，其中，所述处理单元(50)被配置为：检测所述图像数据中的参考元素；并且基于所述参考元素的已知尺寸和所述图像数据中的所述参考元素的尺寸来确定所述缩放因子。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述功能指数是以下中的一项：沿着所述脉管的中心线的压降、虚拟分数血流储备、作为通过脉管的血流量的函数的压降的曲线、流体动力学阻力值、血流速度概状、血流速度分布。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，针对狭窄评估的所述功能指数是独立地从多幅2D图像导出的。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，确定来自不同图像的所述功能指数之间的变化并将其与预定的最大变化(Vmax)进行比较，基于所述比较来生成接受准则。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述处理单元被配置为计算针对一幅或多幅2D图像的质量分数，所述一幅或多幅2D图像被用作计算针对狭窄评估的所述功能指数的基础。
13.一种用于确定针对狭窄评估功能指数的方法(100)，包括以下步骤：
a)获得(110)与脉管的二维图像数据相对应的图像数据；
b)确定脉管的至少部分的几何模型，所述模型包括内部直径和所述直径沿所述脉管的路径的变化；
c)基于所述几何模型来确定所述脉管的至少所述部分的至少一个阻力值；
d)基于所述至少一个阻力值来确定流过所述脉管或所述脉管的部分的流体的压降。
14.一种用于控制根据权利要求1至11中的一项所述的装置的计算机程序单元，所述计算机程序单元当由所述处理单元运行时适于执行根据权利要求12或13所述的方法的步骤。
15.一种存储有根据权利要求14所述的程序单元的计算机可读介质。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022109908A1 (zh) * 2020-11-25 2022-06-02 苏州润迈德医疗科技有限公司 调节血管狭窄区间的方法、系统及存储介质

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017199246A1 (en) 2016-05-16 2017-11-23 Cathworks Ltd. Vascular selection from images
EP3457930B1 (en) 2016-05-16 2023-11-15 Cathworks Ltd. System for vascular assessment
US11083377B2 (en) * 2018-06-15 2021-08-10 Pie Medical Imaging B.V. Method and apparatus for quantitative hemodynamic flow analysis
EP3686898A1 (en) * 2019-01-24 2020-07-29 Koninklijke Philips N.V. Determination of a treatment response index
JP7479363B2 (ja) 2018-10-26 2024-05-08 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 処置反応指数を決定するためのデバイス、該デバイスを備えるシステム、該デバイスを制御するためのコンピュータプログラム
JP7532402B2 (ja) 2019-04-01 2024-08-13 キャスワークス リミテッド 血管造影画像選択のための方法および装置
US12039685B2 (en) 2019-09-23 2024-07-16 Cathworks Ltd. Methods, apparatus, and system for synchronization between a three-dimensional vascular model and an imaging device
EP4276751A3 (en) * 2019-11-28 2024-01-10 Siemens Healthcare GmbH Computer-implemented method for evaluating a ct data set regarding perivascular tissue, evaluation device, computer program and electronically readable storage medium
EP4311493A1 (en) 2022-07-27 2024-01-31 Koninklijke Philips N.V. Spectral x-ray projection data

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5150292A (en) * 1989-10-27 1992-09-22 Arch Development Corporation Method and system for determination of instantaneous and average blood flow rates from digital angiograms
CN104244813A (zh) * 2012-03-15 2014-12-24 西门子公司 用于静息和充血期间冠状动脉血流计算的个性化的框架
US20150265162A1 (en) * 2012-10-24 2015-09-24 Cathworks Ltd. Automated measurement system and method for coronary artery disease scoring
CN105792738A (zh) * 2013-12-04 2016-07-20 皇家飞利浦有限公司 用于改善功能狭窄分析的局部ffr估计和可视化
US20160247279A1 (en) * 2013-10-24 2016-08-25 Cathworks Ltd. Vascular characteristic determination with correspondence modeling of a vascular tree

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7970187B2 (en) 2005-09-06 2011-06-28 Pie Medical Imaging B.V. Method, apparatus and computer program for contour detection of vessels using x-ray densitometry
EP2742858B1 (en) 2009-09-23 2024-06-05 Light-Lab Imaging Inc. Lumen morphology and vascular resistance measurements data collection systems, apparatus and methods
WO2012101584A2 (en) 2011-01-28 2012-08-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical shape sensing fiber for tip and shape characterization of medical instruments
US9247918B2 (en) 2012-07-09 2016-02-02 Siemens Aktiengesellschaft Computation of hemodynamic quantities from angiographic data
US20140236011A1 (en) * 2012-08-31 2014-08-21 General Electric Company Methods and systems for simultaneous interventional imaging and functional measurements
US9814433B2 (en) * 2012-10-24 2017-11-14 Cathworks Ltd. Creating a vascular tree model
US10210956B2 (en) * 2012-10-24 2019-02-19 Cathworks Ltd. Diagnostically useful results in real time
US9858387B2 (en) * 2013-01-15 2018-01-02 CathWorks, LTD. Vascular flow assessment
US10595807B2 (en) * 2012-10-24 2020-03-24 Cathworks Ltd Calculating a fractional flow reserve
CN104768465B (zh) 2012-11-06 2018-06-19 皇家飞利浦有限公司 血流储备分数(ffr)指标
NL2012459B1 (en) 2014-03-18 2016-01-08 Medis Ass B V Method and device for determining deviation in pressure in a blood vessel.
DE102014210591B4 (de) 2014-06-04 2022-09-22 Siemens Healthcare Gmbh Fluiddynamische Analyse eines Gefäßbaums mittels Angiographie
CN106659400B (zh) * 2014-06-30 2021-01-05 皇家飞利浦有限公司 用于确定血流储备分数值的装置
EP3244790B1 (en) * 2015-01-15 2020-09-02 Koninklijke Philips N.V. Instantaneous wave-free ratio (ifr) computer tomography (ct)
EP3062248A1 (en) * 2015-02-27 2016-08-31 Pie Medical Imaging BV Method and apparatus for quantitative flow analysis
JP6818492B2 (ja) * 2015-10-05 2021-01-20 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5150292A (en) * 1989-10-27 1992-09-22 Arch Development Corporation Method and system for determination of instantaneous and average blood flow rates from digital angiograms
CN104244813A (zh) * 2012-03-15 2014-12-24 西门子公司 用于静息和充血期间冠状动脉血流计算的个性化的框架
US20150265162A1 (en) * 2012-10-24 2015-09-24 Cathworks Ltd. Automated measurement system and method for coronary artery disease scoring
US20160247279A1 (en) * 2013-10-24 2016-08-25 Cathworks Ltd. Vascular characteristic determination with correspondence modeling of a vascular tree
CN105792738A (zh) * 2013-12-04 2016-07-20 皇家飞利浦有限公司 用于改善功能狭窄分析的局部ffr估计和可视化

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022109908A1 (zh) * 2020-11-25 2022-06-02 苏州润迈德医疗科技有限公司 调节血管狭窄区间的方法、系统及存储介质

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Publication number Publication date
JP2019534740A (ja) 2019-12-05
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US20230355107A1 (en) 2023-11-09

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