CN115005982A - 冠脉功能检测与术中造影实时匹配指导介入手术的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种冠脉功能检测与术中造影实时匹配指导介入手术的系统，其特征在于，包括：目标血管分割单元：将长度为L的目标血管以固定步长Δl分为N段血管段；基于造影的血流储备分数损失计算单元：获得每一段血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值；基于造影的血流储备分数损失值匹配单元：以不同图案来表示不同的血管内基于造影的血流储备分数损失值，并且将所生成的所有图案依据对应的每段血管段在目标血管中的位置实时匹配，标记在术中实时显示的目标血管造影图像上。在支架植入的过程中，采用本发明的方案可以实时观察病变的位置，并知道每处病变引起的基于造影的血流储备分数损失，从而知道最佳的支架植入位置，覆盖这些病变需要的最短支架长度。更进一步，采用本发明后，术者可预测植入支架后的手术效果。

Description

冠脉功能检测与术中造影实时匹配指导介入手术的系统
技术领域
本发明涉及一种能够指导冠状动脉介入手术的系统。
背景技术
冠状动脉介入治疗的主要目的是恢复心肌血流灌注，血流储备分数(FFR)可以判断冠状动脉病变是否影响心肌血流，FFR主要通过计算冠状动脉狭窄远端压力与主动脉根部压力来计算，除通过直接测量压力外，还可以基于冠状动脉造影三维重建冠状动脉，并通过计算生理学方法(计算机血流模拟)获得基于冠状动脉造影的血流储备分数，基于前述原理已有多款基于造影的血流储备分数计算的系统面市。医护人员通过这些系统可以获知血管远端基于造影的血流储备分数，从而得出是否植入支架的结论，如果基于造影的血流储备分数<0.8，所代表的的狭窄几乎都会引起心肌缺血，推荐手术治疗；如果基于造影的血流储备分数≥0.8，所代表的狭窄造成心肌缺血的可能性非常小，推荐药物治疗。
如图1所示，为现有系统的一个较为具有代表性的界面。图1中，子界面A1和子界面A2显示的是在手术的过程中从不同的角度观察到的冠状动脉造影的结果，其中，有黑色造影剂填充的代表血管管腔，变细的地方就代表血管有狭窄。子界面B显示的是冠状动脉的三维立体结构，即通过将子界面A1和子界面A2显示的两个不同角度的冠状动脉造影的二维图像进行三维重建后得到。在三维重建模型的基础上计算模拟冠状动脉内压力结果后，可以得到血管长轴上任意一点的基于造影的血流储备分数，并用不同的颜色反应血管内基于造影的血流储备分数的高低，在图1所示的示例中，血管内基于造影的血流储备分数越高则颜色越深，基于造影的血流储备分数越低则颜色越浅。若血管没有狭窄，则血管里面压力从近端到远端保持不变(将靠近主动脉根部的一端定义为近端，远离主动脉根部的一端定义为远端)，基于造影的血流储备分数数值为1。在图1所示的示例中，可以看到血管中间变细了，存在狭窄，使得远端的压力衰减，导致基于造影的血流储备分数数值降低。如图1中的子界面C所示，基于造影的血流储备分数的值为0.76。狭窄影响压力越大，则病变的程度越严重。在图1所示的示例中，由于子界面C显示的基于造影的血流储备分数数值为0.76，说明病变使血管远端的血流损失了24％，引起心肌缺血。根据临床诊疗指南和规范，若子界面C显示的基于造影的血流储备分数数值小于0.8，则认为病变严重，需要手术治疗。因此，对于图1所示的示例中，可以判断需要手术治疗。
如前文所述，现有指导介入手术的系统仅提供血管最远端的基于造影的血流储备分数的数值，虽然可以给出是否需要植入支架的结论，但这个结论通常以0.8为临界值，仅仅帮助确定一个“手术”与“不手术”的二分类结果，无法获知放置支架的位置、需要放置支架的长度以及放置好支架后基于造影的血流储备分数能够恢复到多少，并且这些测量结果与手术过程中的实时手术图像是相互割裂和分离的，因此无法实时指导冠脉介入手术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有的指导介入手术系统无法实时指导介入手术。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种冠脉功能检测与术中造影实时匹配指导介入手术的系统，其特征在于，包括：
目标血管分割单元：将长度为L的目标血管以固定步长Δl分为N段血管段，
Figure BDA0003745799980000021
式中，[·]表示取整；
基于造影的血流储备分数损失计算单元：获得每一段血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值；
基于造影的血流储备分数损失值匹配单元：以不同图形或图形的不同组合形式构成的不同图案来表示不同的血管内基于造影的血流储备分数损失值，依据基于造影的血流储备分数损失计算单元获得的血管内基于造影的血流储备分数损失值为每个血管段生成对应的图案，并且将所生成的所有图案依据对应的每段血管段在目标血管中的位置实时匹配，标记在术中实时显示的目标血管造影图像上。
优选地，所述基于造影的血流储备分数损失计算单元基于压力回撤结果曲线计算得到每一段血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值。
优选地，所述基于造影的血流储备分数损失值匹配单元将所述图案实时标记在所述目标血管造影图像上时，使得所述图案的高度方向垂直于所述血管段的长轴方向，且所述图案的宽度对应于血管段的长度，所述图案的高度反映血管段的所述血管内基于造影的血流储备分数损失值。
优选地，以图形的不同组合形式构成的不同图案来表示不同的血管内基于造影的血流储备分数损失值，则有：
设第n段血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值为Pn，n＝1,2,…,N，Pn＝M×Δp，式中，M为正整数，Δp为预先设定的基于造影的血流储备分数损失单位值，则所述基于造影的血流储备分数损失值匹配单元将第n段血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值用由M个图形排列而成的图案表示。
优选地，所述基于造影的血流储备分数损失值匹配单元将所生成的与第n段血管段对应的图案实时标记在术中实时显示的目标血管造影图像上对应位置时，由M个图形排列而成的图案的高度方向垂直于目标血管造影图像中的第n段血管段的长度方向，图像的宽度对应于第n段血管段的长度、高度反映第n段血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值。
优选地，所述M个图形为同一图形或不同图形。
在支架植入的过程中，采用本发明的方案可以实时观察病变的位置，并知道每处病变引起的基于造影的血流储备分数损失，从而知道最佳的支架植入位置，覆盖这些病变需要的最短支架长度。更进一步，采用本发明后，术者可预测植入支架后的手术效果。
附图说明
图1示意了现有指导介入手术系统的一个较为具有代表性的界面；
图2示意了本发明提供系统的一个显示实例；
图3示意了本发明提供系统的另一个显示实例；
图4展示了本发明的工作流程。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
结合图4，本实施例公开了一种冠脉功能检测与术中造影实时匹配指导介入手术的系统，包括：
目标血管分割单元：以1mm为固定步长将目标血管分为N段血管段。
基于造影的血流储备分数损失计算单元：将目前临床使用的指导介入手术的系统获得压力回撤结果曲线转化为每一段血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值。
基于造影的血流储备分数损失值匹配单元：本实施例中，以图形的不同组合形式构成的不同图案来表示不同的血管内基于造影的血流储备分数损失值，从而依据基于造影的血流储备分数损失计算单元获得的每一段血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值生成对应的图案。
本实施例中，图案为由不同数量的点排列而成的阵列。每个点代表0.005的基于造影的血流储备分数损失值，则：若当前血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值为0.005，就用一个点作为与当前血管段对应的图像；若当前血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值为0.01，就用两个点组成的图案表示；若当前血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值为0.05，就用十个点排列而成的阵列作为图案表示；以此类推……
基于造影的血流储备分数损失值匹配单元将所生成的所有图案依据对应的每段血管段在目标血管中的位置实时标记在术中实时显示的目标血管造影图像上。本实施例中，图案中的点按垂直于每段血管段的长度实时匹配，标记在术中实时显示的目标血管造影图像上，如图2及图3所示。
术者在手术过程中就能实时观察到目标血管的具体哪些地方有基于造影的血流储备分数损失，并且标记在目标血管造影图像上的点是按照垂直于血管段的长度排列的，因此，血管内基于造影的血流储备分数损失值越大由点构成的图案在目标血管造影图像上的高度越高，因此术者也就很容易看出病变的长度，从而能够帮助术者选择对应长度的支架。
图2及图3展示两种不同的病变类型，与图2所展示的情况所不同的是，在图3中，在整个目标血管的长度方向上都分布有不同数量的点，虽然图3中血管远端的压力数值为0.55，是需要放置支架的，但通过图3可以明显地看到每段血管段上的图案高度不高，说明每段血管段上的病变不严重，但是病变很长，需要植入很长的支架才能覆盖全部病变，可以预测这样的病人介入手术效果并不好。
而对于图2所显示的情况，点并不是分布在整个目标血管的长度方向上的，且某个血管段对应的图案高度很高，说明严重病变都集中该血管段，只要放一个短的支架就能够这些严重的病变覆盖了，基于造影的血流储备分数就恢复了，可以预测这样的病人介入手术效果较好。

Claims (6)

1.一种冠脉功能检测与术中造影实时匹配指导介入手术的系统，其特征在于，包括：
目标血管分割单元：将长度为L的目标血管以固定步长Δl分为N段血管段，
Figure FDA0003745799970000011
式中，[·]表示取整；
基于造影的血流储备分数损失计算单元：获得每一段血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值；
基于造影的血流储备分数损失值匹配单元：以不同图形或图形的不同组合形式构成的不同图案来表示不同的血管内基于造影的血流储备分数损失值，依据基于造影的血流储备分数损失计算单元获得的血管内基于造影的血流储备分数损失值为每个血管段生成对应的图案，并且将所生成的所有图案依据对应的每段血管段在目标血管中的位置实时匹配，标记在术中实时显示的目标血管造影图像上。
2.如权利要求1所述的一种冠脉功能检测与术中造影实时匹配指导介入手术的系统，其特征在于，所述基于造影的血流储备分数损失计算单元基于压力回撤结果曲线计算得到每一段血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值。
3.如权利要求1所述的一种冠脉功能检测与术中造影实时匹配指导介入手术的系统，其特征在于，所述基于造影的血流储备分数损失值匹配单元将所述图案实时标记在所述目标血管造影图像上时，使得所述图案的高度方向垂直于所述血管段的长度方向，且所述图案的宽度对应于血管段的长度，所述图案的高度反映血管段的所述血管内基于造影的血流储备分数损失值。
4.如权利要求1所述的一种冠脉功能检测与术中造影实时匹配指导介入手术的系统，其特征在于，以图形的不同组合形式构成的不同图案来表示不同的血管内基于造影的血流储备分数损失值，则有：
设第n段血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值为Pn，n＝1,2,…,N，Pn＝M×Δp，式中，M为正整数，Δp为预先设定的基于造影的血流储备分数损失单位值，则所述基于造影的血流储备分数损失值匹配单元将第n段血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值用由M个图形排列而成的图案表示。
5.如权利要求3所述的一种冠脉功能检测与术中造影实时匹配指导介入手术的系统，其特征在于，所述基于造影的血流储备分数损失值匹配单元将所生成的与第n段血管段对应的图案实时标记在术中实时显示的目标血管造影图像上对应位置时，由M个图形排列而成的图案的高度方向垂直于目标血管造影图像中的第n段血管段的长度方向，图像的宽度对应于第n段血管段的长度、高度反映第n段血管段的血管内基于造影的血流储备分数损失值。
6.如权利要求3所述的一种冠脉功能检测与术中造影实时匹配指导介入手术的系统，其特征在于，所述M个图形为同一图形或不同图形。
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