CN110477877B - 一种基于ffr原理建立快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小模型的方法 - Google Patents

一种基于ffr原理建立快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小模型的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110477877B
CN110477877B CN201910595719.7A CN201910595719A CN110477877B CN 110477877 B CN110477877 B CN 110477877B CN 201910595719 A CN201910595719 A CN 201910595719A CN 110477877 B CN110477877 B CN 110477877B
Authority
CN
China
Prior art keywords
resistance
flow
stenosis
coronary
ffr
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910595719.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110477877A (zh
Inventor
刘有军
冯月
毛伯䶮
靳纯博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201910595719.7A priority Critical patent/CN110477877B/zh
Publication of CN110477877A publication Critical patent/CN110477877A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110477877B publication Critical patent/CN110477877B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/02007—Evaluating blood vessel condition, e.g. elasticity, compliance

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

一种基于FFR原理建立快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小模型的方法，属于模型建立领域。是一种基于FFR原理快速判断冠脉狭窄是否引发心肌缺血的方法。获取患者收缩压、舒张压、心输出量，ct图像；然后基于患者ct图像，重建冠脉三维模型，测量并记录各分支血管的直径；然后分配其血流量。根据收集到多组收缩压、舒张压、血流量和狭窄率数据，建立逻辑回归方程。然后将上述参数代入所建立的逻辑回归模型，判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小，进而初步判断冠脉狭窄是否造成心肌缺血。该方法计算速度快。

Description

一种基于FFR原理建立快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力 大小模型的方法
技术领域
本发明提供了一种基于FFR原理建立一种模型，能够快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小，进而可以进一步判断是否引发心肌缺血，属于模型建立领域。
背景技术
在解剖学上冠状动脉狭窄病变的程度与其造成心肌功能性缺血间并无绝对相关性，即心肌缺血并不一定与冠脉狭窄呈简单正相关。所以临床上明确患者冠脉狭窄与心肌缺血的定量关系，对于指导狭窄病变治疗策略的选择、评价及预后具有重要意义。过去冠心病的诊断一般通过非入侵检查的方式——(CTA)，其可有效显示出冠脉狭窄的病变程度及其位置所在。但根据统计，在血管造影诊断结果为重度狭窄病变的血管中，只有32％的犯罪血管造成心肌缺血；同时诊断结果为中度狭窄病变的血管却有35％诱发了心肌缺血，所以狭窄血管的病变程度与其是否引发心肌缺血没有绝对的相关性。因此冠心病的诊断需要同时进行解剖学和功能学的双重评估。
侵入性冠状动脉血流储备分数FFR是临床上功能性判定冠状动脉狭窄是否导致心肌缺血的金标准，其可以与流量进行联系，定义为：狭窄冠状动脉支配区域心肌最大血流量与同一支冠状动脉无狭窄时心肌最大血流量的比值。基于心肌血流量与灌注压成正比的概念，其计算可简化为FFR＝Pd/Pa，其中Pa是冠脉最大充血状态时主动脉根部的平均压力、Pd是狭窄病变远端的冠脉平均压力。其理论正常值为1.0。临床上认为当FFR＞0.8时病变不引起明显心肌缺血，无需介入干预；而当FFR<0.75时，患者需要进行介入治疗。FFR数值的大小不仅与狭窄程度有关，还与其所处的血流动力学环境密切相关。
根据FFR的定义，其可以简化为判断当血管存在狭窄时，其狭窄阻力与微循环阻力大小的关系，即
Figure BDA0002117563630000011
其中，Rs——血管存在狭窄时的阻力，即狭窄阻力
Rmicro——微循环阻力。
计算流体力学和医学图像的发展，使得基于CTA，采用计算流体力学的方法来仿真冠脉内血流动力学，获得冠脉充血状态下的压力分布，然后计算狭窄远端与主动脉压力的比值成为可能，为冠脉狭窄的功能性检测提供了一种全新的无创手段。但是这种方法从获得患者CT数据后到最终计算出FFR所需时间很长，一般计算周期要24小时，且计算过程十分繁琐。
发明内容
本发明提出的一种基于FFR原理建立快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小模型的方法，应用于血流动力学计算中，相对于其他计算方法，拥有更快的计算速度。
技术方案如下，一种基于FFR原理建立快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小模型的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)患者ct图像、收缩压、舒张压、心输出量的获取，如图1所示；
(2)根据患者ct图像重建出三维冠脉模型并测量各段血管的直径；如图2所示
(3)根据心输出量分配各分支血管的流量；全冠流量为心输出量的4％，右冠流量为全冠流量的40％，左冠流量为全冠流量的60％；分支血管的流量与管径的3次方成反比；其公式为
Figure BDA0002117563630000012
其中：Qm是m子级的冠脉分支总流量，而Qmn是m子级中某一分支n的流量；
而Dmn是m子级中某一分支n的血管直径；
(4)根据收集到收缩压、舒张压、血流量以及狭窄率建立逻辑回归方程即步骤(5)的模型；
(5)将患者的收缩压，舒张压，病变血管的狭窄率，病变血管的血流量输入所建立的数值模型：
Figure BDA0002117563630000021
其中：x1——舒张压(mmHg)；
x2——收缩压(mmHg)；
x3——病变血管的血流量(ml/s)，可以从步骤(3)得到；
x4——病变血管的狭窄程度(％)，可以从临床得到，或者通过现有技术计算得到。
本发明步骤(5)所得模型可以直接判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小，当计算所得的P≥0.5时，血管狭窄阻力和微循环阻力比较小，可以对应于FFR≥0.8，认为冠脉狭窄没有造成心肌缺血；当计算所得的P＜0.5时，血管狭窄阻力和微循环阻力比较大，可以对应于FFR＜0.8，认为冠脉狭窄有造成心肌缺血。
本发明方法建立的模型可以快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力，进一步判断冠脉狭窄是否造成心肌缺血。
附图说明
图1患者ct图像
图2重建出的三维冠脉模型。
具体实施方法
下面结合具体实施方式解释本发明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
获取患者的ct图像，和收缩压：117mmHg；舒张压：61mmHg；心输出量：4.29L/min。利用mimics软件重建出患者的三维冠脉模型，并标识狭窄病变的位置。然后在三维模型上利用geomagic软件测量各段血管的直径并记录，同时测量病变位置的最小直径，并计算狭窄率。因为患者的心输出量为4.29L/min，所以全冠流量为2.86ml/s；右冠流量为1.144ml/s；左冠流量为1.716ml/s。
病变位置处于左冠处的21级。D11＝3.84mm；D12＝1.85mm；D21＝3.32mm；D22＝1.15mm；经计算Q21＝1.48ml/s。该病变血管的最小狭窄直径是.99mm，因此其狭窄率为70％。
将收缩压、舒张压、血流量和狭窄率代入
Figure BDA0002117563630000022
其中：x1——舒张压(mmHg)；
x2——收缩压(mmHg)；
x3——病变血管的血流量(ml/s)；
x4——病变血管的狭窄程度(％)；
计算所得P＝0，认为该狭窄病变造成了心肌缺血。其临床实测FFR＝0.78，与临床结果一致。

Claims (2)

1.一种基于FFR原理建立快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小模型的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)获取患者ct图像、收缩压、舒张压、心输出量；
(2)根据患者ct图像重建出三维冠脉模型并测量各段血管的直径；
(3)根据心输出量分配各分支血管的流量；全冠流量为心输出量的4％，右冠流量为全冠流量的40％，左冠流量为全冠流量的60％；分支血管的流量与管径的3次方成反比；各分支血管的流量通过公式(1)获得：
Figure FDA0003538965970000011
其中：Qm是m子级的冠脉分支总流量，而Qmn是m子级中某一分支n的流量；而Dmn是m子级中某一分支n的血管直径；
(4)根据收集到的收缩压、舒张压、血流量以及狭窄率建立逻辑回归方程即步骤(5)的模型；
(5)将患者的收缩压、舒张压、病变血管的狭窄率、病变血管的血流量输入所建立的数值模型：
Figure FDA0003538965970000012
其中：p——在不同的自变量情况下不发生缺血的概率，范围在0-1之间；
x1——舒张压(mmHg)；
x2——收缩压(mmHg)；
x3——病变血管的血流量(ml/s)，x3通过公式(1)获得；
x4——病变血管的狭窄率(％)。
2.一种快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小的方法，其特征在于，该方法通过以下公式计算：
Figure FDA0003538965970000013
其中：p——在不同的自变量情况下不发生缺血的概率，范围在0-1之间；
x1——舒张压(mmHg)；
x2——收缩压(mmHg)；
x3——病变血管的血流量(ml/s)；
x4——病变血管的狭窄率(％)；
当计算所得的p≥0.5时，血管狭窄阻力和微循环阻力比较小，对应于FFR≥0.8；当计算所得的p＜0.5时，血管狭窄阻力和微循环阻力比较大，对应于FFR＜0.8。
CN201910595719.7A 2019-07-03 2019-07-03 一种基于ffr原理建立快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小模型的方法 Active CN110477877B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910595719.7A CN110477877B (zh) 2019-07-03 2019-07-03 一种基于ffr原理建立快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小模型的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910595719.7A CN110477877B (zh) 2019-07-03 2019-07-03 一种基于ffr原理建立快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小模型的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110477877A CN110477877A (zh) 2019-11-22
CN110477877B true CN110477877B (zh) 2022-04-22

Family

ID=68546562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910595719.7A Active CN110477877B (zh) 2019-07-03 2019-07-03 一种基于ffr原理建立快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小模型的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110477877B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104768465A (zh) * 2012-11-06 2015-07-08 皇家飞利浦有限公司 血流储备分数(ffr)指标
CN106659400A (zh) * 2014-06-30 2017-05-10 皇家飞利浦有限公司 用于确定血流储备分数值的装置
CN109523515A (zh) * 2018-10-18 2019-03-26 深圳市孙逸仙心血管医院（深圳市心血管病研究所） 血流储备分数的计算方法
CN109770930A (zh) * 2019-01-29 2019-05-21 浙江大学 一种冠状动脉微循环阻力的确定方法和装置
CN109846500A (zh) * 2019-03-15 2019-06-07 浙江大学 一种确定冠状动脉血流储备分数的方法和装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10373700B2 (en) * 2012-03-13 2019-08-06 Siemens Healthcare Gmbh Non-invasive functional assessment of coronary artery stenosis including simulation of hyperemia by changing resting microvascular resistance
US10872698B2 (en) * 2015-07-27 2020-12-22 Siemens Healthcare Gmbh Method and system for enhancing medical image-based blood flow computations using physiological measurements

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104768465A (zh) * 2012-11-06 2015-07-08 皇家飞利浦有限公司 血流储备分数(ffr)指标
CN106659400A (zh) * 2014-06-30 2017-05-10 皇家飞利浦有限公司 用于确定血流储备分数值的装置
CN109523515A (zh) * 2018-10-18 2019-03-26 深圳市孙逸仙心血管医院（深圳市心血管病研究所） 血流储备分数的计算方法
CN109770930A (zh) * 2019-01-29 2019-05-21 浙江大学 一种冠状动脉微循环阻力的确定方法和装置
CN109846500A (zh) * 2019-03-15 2019-06-07 浙江大学 一种确定冠状动脉血流储备分数的方法和装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Fast-Fractional Flow Reserve Simulation Method in A Patient with Coronary Stenosis Based on Resistance Boundary Conditions;Wenxin Wang 等;《CMES》;20181231;第116卷(第2期);163-173 *
Influence of hemodynamic conditions on fractional flow reserve: parametric analysis of underlying model;MARIA SIEBES 等;《Am J Physiol Heart Circ Physiol》;20020523;1462-1470 *
冠心病患者血液学指数和心肌血流储备分数的相关性;唐刚 等;《中国介入心脏病学杂志》;20150331;第23卷(第3期);163-168 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110477877A (zh) 2019-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11540931B2 (en) Systems and methods for identifying personalized vascular implants from patient-specific anatomic data
US10872698B2 (en) Method and system for enhancing medical image-based blood flow computations using physiological measurements
JP6832920B2 (ja) 動脈の供給能力と終末器官の必要量とを比較することにより心血管疾患の診断及び評価をするためのシステム及び方法
CN108511075B (zh) 一种非侵入式获取血流储备分数的方法和系统
Tröbs et al. Comparison of fractional flow reserve based on computational fluid dynamics modeling using coronary angiographic vessel morphology versus invasively measured fractional flow reserve
US10354744B2 (en) Non-invasive functional assessment of coronary artery stenosis including simulation of hyperemia by changing resting microvascular resistance
JP2019213903A (ja) 血流予備量比の計算方法およびシステム
JP7118464B2 (ja) 血管圧差を取得する方法及び装置
KR20160045916A (ko) 맥관구조를 수치 평가하는 시스템들 및 방법들
Ma et al. Assessment of myocardial bridge and mural coronary artery using ECG-gated 256-slice CT angiography: a retrospective study
JP6362851B2 (ja) 血管解析装置、血管解析プログラム、及び血管解析装置の作動方法
Kakouros et al. Coronary pressure-derived fractional flow reserve in the assessment of coronary artery stenoses
CN108717874A (zh) 基于特定的生理参数获取血管压力值的方法及装置
KR20170090284A (ko) 협착 병변의 수학적 모델링을 이용한 심혈관 정보 결정 방법
CN113180614B (zh) 无导丝ffr、无导丝imr和无导丝cfr的检测方法
CN114052764A (zh) 获取血流储备分数的方法、装置、系统和计算机存储介质
CN117426783A (zh) 一种非侵入性的计算cfr的方法
CN110477877B (zh) 一种基于ffr原理建立快速判断血管狭窄阻力和微循环阻力大小模型的方法
Wang et al. A fast-fractional flow reserve simulation method in a patient with coronary stenosis based on resistance boundary conditions
Zhang et al. Quantification of effects of mean blood pressure and left ventricular mass on noninvasive fast fractional flow reserve
KR101623186B1 (ko) 생리학적 압력-유량 관계를 이용한 관상동맥 유량과 압력을 구하는 방법
US20210290076A1 (en) System and a method for determining a significance of a stenosis
US20220084684A1 (en) Noninvasive Determination of Resting State Diastole Hemodynamic Information
KR101753576B1 (ko) 생리학적 압력-유량 관계를 이용한 관상동맥 유량과 압력을 구하는 방법
US20220101520A1 (en) Virtual Stress Test Based on Electronic Patient Data

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant