DE112018007628T5

DE112018007628T5 - Verfahren und Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern

Info

Publication number: DE112018007628T5
Application number: DE112018007628.8T
Authority: DE
Inventors: Shengxian TU; Zehang Li; Xiaojie Lin; Su Zhang
Original assignee: Pulse Medical Imaging Technology Shanghai Co Ltd
Current assignee: Shanghai Pulse Medical Technology Inc Cn
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2018-09-30
Publication date: 2021-02-25
Also published as: CN108717874A; WO2019242160A1; CN108717874B

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern bereit, wobei das Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern das Sammeln der Anatomiedaten des Blutgefäßsystems und das Erstellen eines Geometriemodells und eines Blutflussmodells eines interessierenden Bereichs umfasst, wobei das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts des interessierenden Bereiches und die Blutflussgeschwindigkeit des interessierenden Bereiches basierend auf einem oder mehreren spezifischen physiologischen Parametern erhalten werden, wobei der Blutgefäßdruckwert des interessierenden Bereiches gemäß dem Berechnungsmodell und der Blutflussgeschwindigkeit des Blutgefäßdruckwerts erhalten wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern werden verschiedene Arten von Daten in dem Berechnungsprozess von Druckwerten an beiden Enden des Blutgefäßsegments durch Einführung der individuellen physiologischen Parameter korrigiert, um den Einfluss verschiedener physiologischer Parameter auf die Berechnung von Blutgefäßdruckwerten zu klären, wodurch die Genauigkeit der Berechnung von Blutgefäßdruckwerten verbessert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern auf dem technischen Gebiet der Medizintechnik.
STAND DER TECHNIK
Die Ablagerung von Lipiden und Zuckern im menschlichen Blut an der Blutgefäßwand führt zur Bildung von Plaques an der Blutgefäßwand, was zu einer Blutgefäßverengung führt. Insbesondere Blutgefäßverengungen, die in der Nähe der Koronararterie des Herzens auftreten, führen zu einer Insuffizienz der Herzmuskeldurchblutung, die eine koronare Herzkrankheit, Angina pectoris und andere Krankheiten auslöst und eine ernsthafte Bedrohung für die menschliche Gesundheit darstellt. Laut Statistik gibt es in China etwa 11 Millionen Patienten mit koronarer Herzkrankheit, und die Zahl der Patienten, die sich einer kardiovaskulären interventionellen Operation unterziehen, steigt jedes Jahr um mehr als 10%.
Obwohl konventionelle medizinische Nachweismethoden wie Koronarangiographie und CT den Schweregrad der Koronarstenose anzeigen können, können sie die Ischämie der Koronararterien nicht genau bewerten. Um die Genauigkeit der Bewertung der Koronargefäßfunktion zu verbessern, schlug Pijls 1993 einen neuen Indikator zur Schätzung der Koronargefäßfunktion durch Druckmessung vor, Blutflussreservefraktion (FFR). Nach langjähriger Grundlagen- und Klinikforschung hat sich die FFR zum Goldstandard für die Funktionsbewertung von Koronarstenosen entwickelt.
Die Blutflussreservefraktion (FFR) bezieht sich normalerweise auf die myokardiale Blutflussreservefraktion, die als das Verhältnis des maximalen Blutflusses definiert ist, den die erkrankte Koronararterie für das Myokard bereitstellen kann, und des maximalen Blutversorgungsflusses, wenn die Koronararterie vollständig normal ist. Studien haben gezeigt, dass bei maximaler Koronarhyperämie das Verhältnis des Blutflusses durch einen Druckwert ersetzt werden kann. Das heißt, die Messung des FFR-Werts kann durch die Messung des Drucks an der distalen Koronarstenose und des Drucks an der proximalen Koronarstenose durch den Drucksensor unter der Bedingung der maximalen Koronarstauung erhalten werden. In den letzten Jahren ist das Verfahren zur Messung des FFR-Werts basierend auf dem Druckführungsdraht allmählich in die klinische Anwendung eingetreten und hat sich zu einem wirksamen Verfahren für Patienten mit koronarer Herzkrankheit entwickelt, um eine genaue Diagnose zu erhalten. Da der Druckführungsdraht jedoch während der Intervention leicht Schäden an den Blutgefäßen des Patienten verursacht, erfordert die Bestimmung des FFR-Werts durch Druckführungsdraht gleichzeitig die Injektion von Arzneimitteln wie Adenosin/ATP, um sicherzustellen, dass die Koronararterie den maximalen Stauungszustand erreicht, so dass sich einige Patienten aufgrund der Injektion des Arzneimittels unwohl fühlen, was das Verfahren zur Messung des FFR-Werts basierend auf dem Druckführungsdraht stark einschränkt.
Mit der Entwicklung der Rekonstruktionstechnologie von CT und 3D-Angiographie und der Förderung und Anwendung der geometrischen Rekonstruktionstechnologie von 3D-Koronararterien auf dem Gebiet der Blutmechanikforschung ist die auf medizinischer Bildgebung basierende FFR-Berechnungstechnologie zu einem Forschungsschwerpunkt geworden, um die Schäden und Messkosten zu reduzieren, die durch FFR-Werte für den menschlichen Körper während der Messung verursacht werden.
Obwohl der Stand der Technik ein Verfahren zur Bestimmung der Blutflussreservefraktion (FFR) aus verschiedenen Blickwinkeln und verschiedenen Methoden angibt, besteht das Wesentliche darin, die FFR durch den Blutflussdruck P_a am proximalen Endpunkt des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs und den Unterschied ΔP des Blutflussdrucks am proximalen Endpunkt und am distalen Endpunkt des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs zu berechnen. Im tatsächlichen Prozess des Blutflusses beeinflussen jedoch Faktoren wie die Position, Größe und Art der Läsionen die Berechnung der Differenz ΔP des Blutflussdrucks. Insbesondere führen unterschiedliche physiologische Parameter des Individuums zur Erfassung des Blutflussdrucks P_a am proximalen Endpunkt des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs und zur Berechnung der Differenz des Blutflussdrucks ΔP am proximalen Endpunkt und am distalen Endpunkt des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs. Gleichzeitig beeinflussen unterschiedliche physiologische Parameter auch die Qualität der Bilderfassung während des Bilderfassungsprozesses, was zu Fehlern bei der Parametererfassung der Differenz des Blutflussdrucks ΔP während des Berechnungsprozesses führt. Ferner weichen im Stand der Technik die FFR- und Blutflusseigenwerte, die durch Berechnen der Differenz ΔPzwischen dem Blutflussdruck Pa und dem Blutflussdruck erhalten werden, von den tatsächlichen Werten ab, was zu Fehlern in den Ergebnissen der funktionellen Bewertung des Blutgefäßsystems führt.
Vor diesem Hintergrund ist es in der Tat notwendig, ein neues Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten bereitzustellen, um die obigen Probleme zu lösen.
INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern bereitzustellen, um zumindest eines der technischen Probleme im Stand der Technik zu lösen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern werden verschiedene Arten von Daten in dem Berechnungsprozess von Druckwerten an beiden Enden des Blutgefäßsegments durch Einführung der individuellen physiologischen Parameter korrigiert, um den Einfluss verschiedener physiologischer Parameter auf die Berechnung von Blutgefäßdruckwerten zu klären, wodurch die Genauigkeit der Berechnung von Blutgefäßdruckwerten verbessert wird.
Um den Zweck der obigen Erfindung zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern bereit, wobei das Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern
dass es das Sammeln der Anatomiedaten von mindestens einem Teil des Blutgefäßsystems und das Erhalten geometrischer Parameter des interessierenden Bereichs basierend auf Anatomiedaten und das Erstellen eines Geometriemodells des interessierenden Bereichs (S1),
das Erstellen eines Blutflussmodells des interessierenden Bereichs basierend auf Anatomiedaten und/oder individuenspezifischer Daten des interessierenden Bereichs umfasst (S2),
wobei das Geometriemodell und/oder das Blutflussmodell basierend auf einem oder mehreren spezifischen physiologischen Parametern modifiziert werden, um das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts des interessierenden Bereichs und der Blutflussgeschwindigkeit V des interessierenden Bereichs zu erhalten (S3),
wobei der Blutflussdruck Pa am proximalen Endpunkt des interessierenden Bereichs und der Druckdifferenzwert ΔP am proximalen Endpunkt und am distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs unter dem entsprechenden Zustand unter des Berechnungsmodells des Blutgefäßdruckwerts, des Blutflussmodells durch Kombination der Hämodynamik erhalten werden (S4).
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts mindestens einen Teil des Blutgefäßsegments und/oder des Blutgefäßbaums in dem Geometriemodell und dem Querschnittsmorphologiemodell an verschiedenen Positionen zwischen dem proximalen Endpunkt und dem distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs umfasst, wobei das Querschnittsmorphologiemodell die Position des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Plaque, die Plaquegröße, den Plaquebildungswinkel, die Plaquezusammensetzung und die Änderung der Plaquezusammensetzung, die Plaqueform und die Änderung der Plaqueform auf jedem Querschnitt umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Erstellen des Querschnittsmorphologiemodells
S1, das Definieren eines Querschnitts am proximalen Endpunkt des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs als Referenzfläche umfasst, wobei die Mitteldurchmesserlinie des Geometriemodells durch ein Mittellinienextraktions- und Einrichtungsverfahren erhalten wird,
S2, das Einrichten eines Koordinatensystems unter Verwendung des Mittelpunkts der Referenzfläche als Ursprung umfasst, wobei das Blutgefäßsegment des interessierenden Bereichs entlang einer Richtung senkrecht zur Mitteldurchmesserlinie segmentiert wird und die inneren und äußeren Kanten jedes Querschnitts in das Koordinatensystem projiziert werden, um ein ebenes geometrisches Bild des Lumenquerschnitts des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs an jeder Position zu erhalten, wodurch das Einrichten des Querschnittsmorphologiemodells beendet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts ferner das Anpassen des Querschnittsmorphologiemodells in verschiedenen Maßstäben mit dem proximalen Endpunkt des interessierenden Bereichs als Referenzpunkt umfasst, um die morphologische Differenzfunktion f(x) des Blutgefäßlumens zu erhalten, wobei die Skala
ein Abstand zwischen den benachbarten zwei Querschnitten ist, wenn die morphologische Differenzfunktion f(x) berechnet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Erhalten der morphologischen Differenzfunktion f(x) umfasst,
Basierend auf dem Querschnittsmorphologiemodell wird die morphologische Funktion jedes Querschnitts erstellt;
Die morphologischen Funktionen der benachbarten zwei Querschnitte werden angepasst, und die Differenzänderungsfunktion der benachbarten zwei Querschnitte in verschiedenen Maßstäben wird erhalten;
dass der proximale Endpunkt des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs als Referenzpunkt verwendet wird, und die Änderungsrate der Lumenmorphologie mit dem Abstand X zum Referenzpunkt gemäß der Differenzänderungsfunktion erhalten wird, und die Positionsparameter des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs vom proximalen Endpunkt bis zum distalen Endpunkt normalisiert werden, um schließlich die morphologische Differenzfunktion f(x)zu erhalten, wobei die morphologische Funktion
eine Flächenfunktion, eine Durchmesserfunktion oder eine Kantenabstandsfunktion umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Blutflussmodell ein festes Blutflussmodell und ein personalisiertes Blutflussmodell umfasst, wobei das personalisierte Blutflussmodell ein Blutflussmodell im Ruhezustand und ein Blutflussmodell im Lastzustand umfasst, wobei das Blutflussmodell eine Blutflussgeschwindigkeit V des interessierenden Bereichs umfasst, wobei die Blutflussgeschwindigkeit V durch Berechnung der Geschwindigkeit der Fluidfüllung in dem Blutgefäß oder durch Berechnung der Morphologie des Blutgefäßbaums erhalten werden kann, wenn das Blutflussmodell ein Blutflussmodell im Ruhezustand ist, wobei die Morphologie des Blutgefäßbaums mindestens eines oder mehrere von einer Fläche, einem Volumen und einem Lumendurchmesser eines Blutgefäßsegments in dem Blutgefäßbaum umfasst, wobei die geometrischen Parameter des Geometriemodells ferner eines oder mehrere von der Länge, der Perfusionsfläche und dem Verzweigungswinkel des Blutgefäßsegments in dem Blutgefäßbaum umfassen, wenn die Blutflussgeschwindigkeit V durch Berechnung der Morphologie des Blutgefäßbaums erhalten wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die spezifischen physiologischen Parameter direkt erhältliche physiologische Informationen wie Alter, Geschlecht, Blutdruck und Body-Mass-Index umfassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die spezifischen physiologischen Parameter auch einen dominanten Typ der Koronararterie umfassen, wenn das Blutgefäßsystem ein Koronargefäßsystem ist.
Um den Zweck der obigen Erfindung zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern bereit, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern
einen Datensammler, wobei der Datensammler zum Erhalten und Speichern geometrischer Parameter eines interessierenden Bereichs in einem Anatomiemodell der Blutgefäßvorrichtung dient,
einen Druckwertprozessor umfasst, wobei der Druckwertprozessor basierend auf den geometrischen Parametern verwendet wird, um ein Geometriemodell und ein Blutflussmodell eines interessierenden Bereichs zu erstellen,
wobei der Druckwertprozessor auch verwendet wird, um ein Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts basierend auf dem Geometriemodell und dem Blutflussmodell zu erhalten, wobei der Blutflussdruck Pa am proximalen Endpunkt des interessierenden Bereichs und der Druckdifferenzwert ΔP am proximalen Endpunkt und am distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs unter dem entsprechenden Zustand unter des Berechnungsmodells des Blutgefäßdruckwerts durch Kombination der Hämodynamik erhalten werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern einen Abweichungskorrekturprozessor umfasst, wobei der Abweichungskorrekturprozessor verwendet wird, wobei der Abweichungskorrekturprozessor konfiguriert ist, um einen oder mehrere physiologische Parameter des Individuums zu empfangen, nach der Verarbeitung einen Abweichungskorrekturparameter zu erzeugen und den Abweichungskorrekturparameter an den Druckwertprozessor zu übertragen, um das Geometriemodell und/oder das Blutflussmodell zu korrigieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Geometriemodell durch den Druckwertprozessor durch Messen der geometrischen Parameter des Anatomiemodells erhält, das von dem Datensammler übertragen wird, und durch Anpassen und Kalibrieren der Abweichungskorrekturparameter erhalten wird, die von dem Abweichungskorrekturprozessor übertragen werden,
wobei das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts ein Querschnittsmorphologiemodell an verschiedenen Positionen zwischen dem proximalen Endpunkt und dem distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs und mindestens einem Teil des Blutgefäßsegments und/oder des Blutgefäßbaums des interessierenden Bereichs
umfasst, wobei der Blutgefäßbaum mindestens ein Segment der Aorta oder mindestens ein Segment der Aorta und eine Vielzahl von Koronararterien umfasst, die von der Aorta emittiert werden,
wobei das Querschnittsmorphologiemodell direkt/indirekt durch das Geometriemodell für den Druckwertprozessor erhalten wird, wobei das Querschnittsmorphologiemodell die Position des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Plaque, die Plaquegröße, den Plaquebildungswinkel, die Plaquezusammensetzung und die Änderung der Plaquezusammensetzung, die Plaqueform und die Änderung der Plaqueform auf jedem Querschnitt umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern auch ein Geschwindigkeitserfassungsmodul umfasst, wobei das Geschwindigkeitserfassungsmodul verwendet wird, um die Blutflussgeschwindigkeit V des interessierenden Bereichs zu erhalten, wobei aus der Blutflussgeschwindigkeit V der erste Blutflussdruck P₁ am proximalen Endpunkt des interessierenden Bereichs und der Druckdifferenzwert ΔP zwischen dem ersten Blutflussdruck P₁ am proximalen Endpunkt und dem zweiten Blutflussdruck P₂ am distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs berechnet wird,
wobei der Geschwindigkeitssammler ein Geschwindigkeitsberechnungsmodul und ein Geschwindigkeitsextraktionsmodul umfasst, wobei das Geschwindigkeitsextraktionsmodul direkt Blutflussgeschwindigkeitsinformationen durch den Datensammler erfasst oder die Blutflussgeschwindigkeit V direkt durch das Blutflussmodell extrahiert, wobei das Geschwindigkeitsberechnungsmodul auch ein Geschwindigkeitsumwandlungsmodul und ein Geschwindigkeitsmessmodul umfasst, wobei die Blutflussgeschwindigkeit V durch Umwandeln der Geschwindigkeit der Fluidfüllung in dem Blutgefäß durch das Geschwindigkeitsumwandlungsmodul und auch durch Messen der Morphologie des Blutgefäßbaums in dem Geometriemodell durch das Geschwindigkeitsmessmodul erhalten werden kann.
Um den Zweck der obigen Erfindung zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Erhalten der Blutgefäßdruckdifferenz eines Patienten bereit, umfassend einen Prozessor, wobei der Prozessor so konfiguriert ist, dass die Vorrichtung die folgenden Schritte ausführt:

Sammeln patientenspezifischer physiologischer Parameter und geometrischer Parameter der zu untersuchenden Blutgefäße;
Erstellen eines patientenspezifischen Blutgefäßmodells basierend auf den geometrischen Parametern der zu untersuchenden Blutgefäße;
Korrigieren des Blutgefäßmodells basierend auf patientenspezifischen physiologischen Parametern;
Bereitstellen eines Berechnungsmodells für mindestens einen Differenzwert des Blutgefäßdrucks;
Bestimmung des Differenzwerts des Blutgefäßdrucks der zu untersuchenden Blutgefäße basierend auf dem korrigierten Blutgefäßmodell und dem Differenzwert des Blutgefäßdrucks.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die spezifischen physiologischen Parameter des Patienten eine oder mehrere der direkt erhältlichen physiologischen Informationen wie Alter, Geschlecht, Körpertemperatur und Body-Mass-Index umfassen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Berechnungsmodell des BlutgefäßDruckdifferenzwerts auf der Grundlage eines Mehrskalenberechnungsverfahrens erstellt wird.
Die vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung: Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern der vorliegenden Erfindung kann durch die Einführung individuenspezifischer physiologischer Parameter in den Berechnungsprozess des Blutgefäßdruckwerts einerseits sichergestellt werden, dass die Extraktion und Einrichtung verschiedener Parameter in der Anfangsphase der Blutgefäßdruckwertberechnung genau ist, andererseits kann das Blutflussmodell im Berechnungsprozess des Blutgefäßdruckwerts modifiziert werden, um die Genauigkeit der Einrichtung des Geometriemodells und des Blutflussmodells sicherzustellen. Es stellt außerdem sicher, dass die relevanten Parameter, die durch das Geometriemodell und das Blutflussmodell erhalten werden, genau sind, so dass der Blutgefäßdruckwert, der durch das Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern der vorliegenden Erfindung berechnet wird, den Blutflussdruck der interessierenden Bereichs genau widerspiegeln kann, und das Ergebnis genau und zuverlässig ist.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines Geometriemodells eines Blutgefäßsegments eines interessierenden Bereichs in einer Morphologie der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein schematisches Diagramm der Struktur des Querschnittsmorphologiemodells an der Position D₁ in 1.
3 ist ein schematisches Diagramm der Struktur des Querschnittsmorphologiemodells an der Position D₁ in 2.
4 ist ein schematisches Diagramm der Struktur nach der Anpassung des Querschnittsmorphologiemodells an den Positionen D₁ und D₂ in den 2 und 3.
5 ist ein schematisches Diagramm eines Geometriemodells eines Blutgefäßsegments eines interessierenden Bereichs in einer anderen Morphologie der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein schematisches Diagramm der Struktur des Querschnittsmorphologiemodells an der Position D₅ in 1.
7 ist ein schematisches Diagramm der Struktur des Querschnittsmorphologiemodells an der Position D₅ in 2.
8 ist ein schematisches Diagramm der Struktur nach der Anpassung des Querschnittsmorphologiemodells an den Positionen D₁ und D₆ in den 2 und 7.
9 ist ein Blockdiagramm einer Struktur einer Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um den Zweck, die technische Lösung und die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, wird die vorliegende Erfindung im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und spezifische Ausführungsformen näher beschrieben.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern bereit, wobei das Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern die folgenden Schritte umfasst:

dass es das Sammeln der Anatomiedaten von mindestens einem Teil des Blutgefäßsystems und das Erhalten geometrischer Parameter des interessierenden Bereichs basierend auf Anatomiedaten und das Erstellen eines Geometriemodells des interessierenden Bereichs (S1),
das Erstellen eines Blutflussmodells des interessierenden Bereichs basierend auf Anatomiedaten und/oder individuenspezifischer Daten des interessierenden Bereichs umfasst (S2),
wobei das Geometriemodell und/oder das Blutflussmodell basierend auf einem oder mehreren spezifischen physiologischen Parametern modifiziert werden, um das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts des interessierenden Bereichs und der Blutflussgeschwindigkeit V des interessierenden Bereichs zu erhalten (S3),
wobei der Blutflussdruck Pa am proximalen Endpunkt des interessierenden Bereichs und der Druckdifferenzwert ΔP am proximalen Endpunkt und am distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs unter dem entsprechenden Zustand unter des Berechnungsmodells des Blutgefäßdruckwerts, des Blutflussmodells durch Kombination der Hämodynamik erhalten werden (S4).

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Blutgefäßdruckwert einen Blutflussdruck Pa am proximalen Endpunkt des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs und einen Druckdifferenzwert ΔP am proximalen Endpunkt des interessierenden Bereichs und am distalen Endpunkt in dem entsprechenden Zustand umfasst. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Blutgefäßdruckwert auch andere Werte zur Charakterisierung der Drucksituation des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs umfasst, wie z. B. den Blutflussdruck am distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs. Ferner ist vorgesehen, dass die spezifischen physiologischen Parameter direkt erhältliche physiologische Informationen wie Alter, Geschlecht, Blutdruck und Body-Mass-Index (BMI) umfassen.
Ferner ist vorgesehen, dass das Geometriemodell ein dreidimensionales Modell ist, das die Geometrie mindestens eines Teils des Blutgefäßsystems des Individuums wiedergibt, wobei das Geometriemodell nach dem Modellieren der Anatomiedaten des Blutgefäßsystems des Individuums erhalten wird. Ferner ist vorgesehen, dass das Blutflussmodell ein Datenmodell ist, das die Blutflusssituation im Blutgefäßsegment des interessierenden Bereichs des Individuums widerspiegelt, umfassend Daten, die die Bluteigenschaften wie die Blutflusssituation im Blutgefäßsegment des interessierenden Bereichs, die Bluteigenschaften usw. widerspiegeln können. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Blutflussmodell aus Anatomiedaten des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs und/oder individuenspezifischen Daten des Individuums erstellt wird.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die Anatomiedaten des Blutgefäßsystems des Individuums der vorliegenden Erfindung von üblicherweise verwendeten Bilderzeugungsvorrichtungen wie CT-Vorrichtungen, OCT-Vorrichtungen, IVUS-Vorrichtungen und Angiographievorrichtungen erfasst werden können. Insbesondere, wenn die Anatomiedaten des Blutgefäßsystems des Individuums unter Verwendung eines röntgenbasierten Geräts erhalten werden, können Röntgenstrahlen die Körperflüssigkeiten entwickeln, die das Strahlungsmittel enthalten, nachdem das Individuum oral/injiziert wurde, was das Bild des Blutgefäßsystems/Organs des Individuums weiter widerspiegelt.
Wenn jedoch ein Röntgengerät verwendet wird, um Anatomiedaten eines Individuums zu erhalten, und wenn die gleiche Strahlendosis auf ein fettleibiges Individuum angewendet wird, können die vom Röntgengerät emittierten Röntgenstrahlen das Individuum nicht passieren, um den Aufprall des Individuums genau zu formen, was dazu führt, dass das fettleibige Individuum einer Röntgenexposition ausgesetzt wird. Das Bild der Kantenposition des vom Gerät erfassten anatomischen Modells ist verrauscht und von schlechter Qualität, was ferner Fehler in den erfassten Anatomiedaten verursacht. Wenn Anatomiedaten unter Verwendung eines Röntgengeräts erhalten werden, müssen daher die Anatomiedaten entsprechend dem Grad der Fettleibigkeit des Individuums korrigiert werden, um sicherzustellen, dass das Geometriemodell und/oder das Blutflussmodell genau erstellt werden.
Insbesondere kann der Grad der Fettleibigkeit eines Individuums durch den Body-Mass-Index (BMI) reflektiert werden, der das Verhältnis des Körpergewichts (kg) zu dem Quadrat der Größe (m) des Individuums ist. Wenn der Body-Mass-Index des Individuums unterschiedlich ist, kann das Einstellen der Arbeitsparameter der Röntgenröhre im Röntgengerät die Intensität der Röntgenstrahlen erhöhen, um sicherzustellen, dass das anatomische Modell, das gebildet wird, wenn die Röntgenstrahlen auf das Individuum einwirken, klar ist, was wiederum die Genauigkeit der Anatomiedaten verbessert.
Ferner ist vorgesehen, dass die Röhrenspannung der Röntgenröhre 80 bis 120 kV beträgt, wenn der Body-Mass-Index des Individuums < 18,5 ist, wobei die Röhrenspannung der Röntgenröhre 120 kV beträgt, wenn der Body-Mass-Index des Individuums zwischen 18,5 und 23,9 liegt, wobei die Röhrenspannung der Röntgenröhre 120 bis 140 kV beträgt, wenn der Body-Mass-Index des Individuums > 24 ist. Auf diese Weise können die geometrischen Parameter, die erhalten werden, wenn sichergestellt wird, dass die Aufnahme des Strahlenmittels des Individuums konstant ist, genau sein, und die Genauigkeit der Erstellung des Geometriemodells kann weiter verbessert werden.
Ferner ist vorgesehen, dass die Röhrenspannung der Röntgenröhre 120-130 kV beträgt, wenn der Body-Mass-Index des Individuums zwischen 24 und 27 liegt, wobei die Röhrenspannung der Röntgenröhre 130-135 kV beträgt, wenn der Body-Mass-Index des Individuums zwischen 28 und 32 liegt, wobei die Röhrenspannung der Röntgenröhre 135-140 kV beträgt, wenn der Body-Mass-Index des Individuums > 32 ist, um die Genauigkeit der Gewinnung anatomischer Daten durch das Röntgengerät weiter zu verbessern.
Wobei das Blutflussmodell ein festes Blutflussmodell und ein personalisiertes Blutflussmodell umfasst, wobei das Blutflussmodell entweder ein Datenberechnungsmodell oder ein dreidimensionales Fluidflussmodell sein kann. Ferner ist vorgesehen, dass das feste Blutflussmodell ein empirisches Blutflussmodell ist, das direkt durch ein Verfahren zum Sammeln und Simulieren großer Daten basierend auf klinischer praktischer Erfahrung erstellt wird, wobei das personalisierte Blutflussmodell ein Blutflussmodell im Ruhezustand und ein Blutflussmodell im Lastzustand umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass sowohl die Blutflussgeschwindigkeit V als auch der Blutflussdruck Pa durch ein Blutflussmodell erhalten werden, wobei der Blutflussdruck Pa durch Berechnen des systolischen und diastolischen Blutdrucks des erfassten Individuums erhalten werden kann, wenn das Blutflussmodell ein festes Blutflussmodell oder ein Blutflussmodell im Ruhezustand ist, wobei der Blutflussdruck Pa=1/3 systolischer Blutdruck +2/3 diastolischer Blutdruck ist, wobei der Blutflussdruck Pa direkt durch das Blutflussmodell im Lastzustand gemessen werden kann, wenn das Blutflussmodell ein Blutflussmodell im Lastzustand ist.
Wobei das personalisierte Blutflussmodell ein Blutflussmodell im Ruhezustand und ein Blutflussmodell im Lastzustand umfasst, wobei die Blutflussgeschwindigkeit V durch die Geschwindigkeit der Fluidfüllung in den Blutgefäßen berechnet werden kann, wenn das Blutflussmodell ein Blutflussmodell im Ruhezustand ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Blutflussmodell im Ruhezustand ein Kontrastmittel-Blutflussmodell, wobei die Blutflussgeschwindigkeit V eine durchschnittliche Flussgeschwindigkeit des Kontrastmittels während des Kontrastprozesses ist, die durch eine Grauzeitanpassungsfunktion erhalten wird, oder eine durchschnittliche Flussgeschwindigkeit des Kontrastmittels während des Kontrastprozesses, die durch das TIMI-Zahlenrahmenverfahren erhalten wird.
Wobei die Blutflussgeschwindigkeit V durch morphologische Berechnung des Blutgefäßbaums in dem Geometriemodell erhalten werden kann, wenn das Blutflussmodell im Ruhezustand ein CT-Blutflussmodell ist, wobei die Morphologie des Blutgefäßbaums mindestens eines oder mehrere von einer Fläche, einem Volumen und einem Lumendurchmesser eines Blutgefäßsegments in dem Blutgefäßbaum umfasst, wobei die geometrischen Parameter des Geometriemodells ferner eines oder mehrere von der Länge, der Perfusionsfläche und dem Verzweigungswinkel des Blutgefäßsegments in dem Blutgefäßbaum umfassen, wenn die Blutflussgeschwindigkeit V durch Berechnung der Morphologie des Blutgefäßbaums erhalten wird.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Blutflussgeschwindigkeit V eine Blutflussgeschwindigkeit V nach der vollständigen Expansion der Adenosingefäße, wenn das Blutflussmodell ein Blutflussmodell im Lastzustand ist, wobei die Blutflussgeschwindigkeit V eine maximale Blutflussgeschwindigkeit Vmax ist.
Ferner ist vorgesehen, dass die Blutflussgeschwindigkeit V eine Blutflussgeschwindigkeit Vmax in einem maximalen Stauungszustand des Zielblutgefäßes und eine Blutflussgeschwindigkeit Vqc in einem Ruhezustand umfasst, wobei die Blutflussgeschwindigkeit V die Blutflussgeschwindigkeit Vmax im maximalen Hyperämiezustand ist, wenn sich das Zielblutgefäß im Koronararterienbereich befindet, wobei die Blutflussgeschwindigkeit Vmax direkt durch das Blutflussmodell erhalten oder durch die durch das Blutflussmodell berechnete Blutflussgeschwindigkeit V umgewandelt werden kann, wobei die Blutflussgeschwindigkeit V die Blutflussgeschwindigkeit Vqc im Ruhezustand ist, wenn sich das Zielblutgefäß im peripheren Gefäßsystem befindet.
Wobei das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts durch Anpassen des Geometriemodells und des Blutflussmodells erhalten wird, wobei das Geometriemodell und/oder das Blutflussmodell sowohl Geometriemodelle als auch Blutflussmodelle sind, die durch physiologische Parameter von Individuen korrigiert werden.
Ferner ist vorgesehen, dass das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts ein Querschnittsmorphologiemodell an verschiedenen Positionen zwischen dem proximalen Endpunkt und dem distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs und mindestens einem Teil des Blutgefäßsegments und/oder des Blutgefäßbaums des interessierenden Bereichs umfasst, wobei der Blutgefäßbaum mindestens ein Segment der Aorta oder mindestens ein Segment der Aorta und eine Vielzahl von Koronararterien umfasst, die von der Aorta emittiert werden, wobei jedes Blutgefäßsegment und/oder Blutgefäßbaum Anatomiedaten wie Form, Durchmesser und Fläche des interessierenden Bereichs umfasst. Ferner ist vorgesehen, dass die Anatomiedaten weiterhin Parameter wie z. B. Biegewinkel der Blutgefäßsegmente umfassen, die die tatsächliche Morphologie der Blutgefäßsegmente des interessierenden Bereichs widerspiegeln können.
Wobei das Querschnittsmorphologiemodell verwendet wird, um eine Geometrie einer Form, einer Fläche und eines Durchmessers eines Querschnitts eines Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs darzustellen, wobei das Querschnittsmorphologiemodell direkt/indirekt durch das Geometriemodell erhalten wird, wobei das Erstellen des Querschnittsmorphologiemodells die folgenden Schritte umfasst:

S1, das Definieren eines Querschnitts am proximalen Endpunkt des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs als Referenzfläche, wobei die Mitteldurchmesserlinie des Geometriemodells durch ein Mittellinienextraktions- und Einrichtungsverfahren erhalten wird,
S2, das Einrichten eines Koordinatensystems unter Verwendung des Mittelpunkts der Referenzfläche als Ursprung umfasst, wobei das Blutgefäßsegment des interessierenden Bereichs entlang einer Richtung senkrecht zur Mitteldurchmesserlinie segmentiert wird und die inneren und äußeren Kanten jedes Querschnitts in das Koordinatensystem projiziert werden, um ein ebenes geometrisches Bild des Lumenquerschnitts des Zielblutgefäßes an jeder Position zu erhalten, wodurch das Einrichten des Querschnittsmorphologiemodells beendet wird.

Wobei das Querschnittsmorphologiemodell Plaque-Informationen an jeder Querschnittsposition umfasst, wobei die Plaque-Information eine Läsionsinformation des interessierenden Bereichs ist. Eine große Menge von Daten zeigt, dass der Druckdifferenzwert ΔP des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs zunimmt, was vom tatsächlichen Wert abweicht, wenn die Länge der Plaque (d. h. der Läsion) > 20 mm ist. Wenn die Zusammensetzung der Plaque am gleichen Querschnitt komplex ist oder die Größe zu groß ist, was zu einer hohen Stenoserate des Zielblutgefäßes führt, erhöht sich der Druckdifferenzwert ΔP des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs weiter, was wiederum die Berechnung des Blutflusseigenwerts beeinflusst. Zur gleichen Zeit, wenn sich die Plaque an verschiedenen Positionen befindet, führen die von den Zielblutgefäßen gelieferten myokardialen verschiedene Volumenbereiche zu einer Änderung des Verhältnisses der Läsionsposition zu der Nicht-Läsionsposition, was die Blutflussgeschwindigkeit V weiter beeinflusst, was zu einer Abweichung bei der Berechnung des Druckdifferenzwerts ΔP des des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs führt.
Daher muss die Plaque-Information bei der Erstellung des Querschnittsmorphologiemodells auch die Position des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Plaque, die Plaquegröße, den Plaquebildungswinkel, die Plaquezusammensetzung und die Änderung der Plaquezusammensetzung, die Plaqueform und die Änderung der Plaqueform auf jedem Querschnitt umfassen. Bei der vorliegenden Erfindung muss das ebene geometrische Bild des Lumenquerschnitts an jeder Position das in Schritt S2 festgelegte Koordinatensystem als Referenz nehmen, um die Position der Plaque auf jedem Querschnitt zu definieren, wodurch die anschließende Anpassung des Querschnittsmorphologiemodells erleichtert wird.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass bei der Erstellung des Querschnittsmorphologiemodells, wenn die Anatomiedaten durch Detektionsverfahren wie CT, OCT, IVUS usw. erhalten werden, das Querschnittsmorphologiemodell direkt durch das Geometriemodell erhalten werden kann, nur um sicherzustellen, dass der Ursprung und die Koordinatenrichtung jedes Querschnittsmorphologiemodells konsistent sind. Wenn die Anatomiedaten durch ein Detektionsverfahren wie Röntgenstrahlen erhalten werden, da das Geometriemodell ein dreidimensionales Modell ist, das sich entlang der Blutflussrichtung erstreckt, ist es notwendig, eine Koordinatentransformation an dem Geometriemodell durchzuführen, wenn das Querschnittsmorphologiemodell durch das Geometriemodell erstellt wird, um die Querschnittsmorphologie jedes Querschnitts genau widerzuspiegeln.
Um die Genauigkeit des Druckdifferenzwerts ΔP, die durch das Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern erhalten werden, weiter sicherzustellen, umfasst das Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern auch das Anpassen des Querschnittsmorphologiemodells auf verschiedenen Skalen, um die morphologische Differenzfunktion f(x) des Zielblutgefäßlumens zu berechnen. Wobei die morphologische Differenzfunktion f(x) verwendet wird, um eine Funktion darzustellen, in der sich die morphologische Änderung des Querschnitts an verschiedenen Positionen des Zielblutgefäßes mit dem Abstand x von der Position zu dem Referenzpunkt ändert, wobei die Erfassung der morphologischen Differenzfunktion f(x) die folgenden Schritte umfasst:

Basierend auf dem Querschnittsmorphologiemodell wird die morphologische Funktion jedes Querschnitts erstellt;
Die morphologischen Funktionen der benachbarten zwei Querschnitte werden angepasst, und die Differenzänderungsfunktion der benachbarten zwei Querschnitte in verschiedenen Maßstäben wird erhalten;
Der proximale Endpunkt des Zielblutgefäßes wird als Referenzpunkt verwendet, und die Änderungsrate der Lumenmorphologie mit dem Abstand X zum Referenzpunkt wird gemäß der Differenzänderungsfunktion erhalten, und die Positionsparameter des Zielblutgefäßes vom proximalen Endpunkt bis zum distalen Endpunkt werden normalisiert, um schließlich die morphologische Differenzfunktion f(x) zu erhalten.

Die morphologische Funktion umfasst eine Flächenfunktion, eine Durchmesserfunktion oder eine Kantenabstandsfunktion. Das heißt, in der vorliegenden Erfindung kann die Differenzänderungsfunktion benachbarter zwei Querschnitte in verschiedenen Maßstäben durch Anpassen zwischen den Flächen-, Durchmesser- oder Kantenabstandsfunktionen jedes Querschnitts erhalten werden. Ferner wird die Änderungsrate der Lumenmorphologie mit dem Abstand x zum Referenzpunkt durch die Differenzänderungsfunktion erhalten, um die morphologische Differenzfunktion f(x) zu erhalten.
Insbesondere, wenn die morphologische Funktion eine Flächenfunktion ist, werden die zwei Querschnittsmorphologiemodelle an den Positionen D₁ und D₂ in den 1 bis 4 angepasst. Nach der Anpassung des Querschnittsmorphologiemodells an den Positionen D₁ und D₂ ist der Bereich, in dem die Plaque des Blutgefäßlumens zunimmt, A₁ und der entsprechende Bereich ist S₁ . Der Bereich der Blutgefäßlumenverkleinerung ist A₂ und der entsprechende Bereich ist S₂ . Da sich das Blutgefäßlumen (Plaque) an den Positionen D₁ und D₂ nicht überlappt, ändert sich der Blutflussdruck, wenn das Blut durch D₁ zu D₂ fließt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Differenzänderungsfunktion das Verhältnis der Fläche (S₃ ) zwischen dem nicht überlappenden Bereich (S₁ , S₂ ) und dem überlappenden Bereich im Blutgefäßlumen oder das Verhältnis der Fläche (S₁ , S₂ ) des nicht überlappenden Bereichs zur Gesamtfläche (S₁ , S₂ , S₃ ). Zu diesem Zeitpunkt besteht eine Druckdifferenz zwischen der morphologischen Differenzfunktion f(x) > 0, d. h. den Querschnitten D₁ und D₂.
Wenn sich die Gefäßlumina (Plaques) an den Positionen D₁ und D₂ vollständig überlappen, wie in 5 bis 8 gezeigt, überlappen die Bereiche A₁ und A₂ vollständig, d. h. die Fläche S₁ = S₂ = 0 der nicht überlappenden Bereiche A₁ und A₂ . Zu diesem Zeitpunkt ist die Differenzänderungsfunktion 0, d. h. die morphologische Differenzfunktion f(x) = 0. Zu diesem Zeitpunkt gibt es keinen Druckunterschied zwischen diesem Querschnitt D₁ und D₂.
Ferner ist vorgesehen, dass der Druckdifferenzwert ΔP durch Berechnen der morphologischen Differenzfunktion f(x) in verschiedenen Maßstäben und der Blutflussgeschwindigkeit V des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs erhalten wird, wobei die Berechnungsformel des Druckdifferenzwerts ΔP in verschiedenen Maßstäben lautet: $\begin{matrix} Δ P = (c_{1} V + c_{2} V^{2} + \dots c_{m} V^{m}) \\ * [α_{1} * \int f_{1} (x) d x + α_{2} * \int f_{2} (x) d x + \dots + α_{n} \\ * \int f_{n} (x) d x] \end{matrix}$
Wobei c₁, c₂, ..., c_m jeweils die Parameterkoeffizienten der Blutflussgeschwindigkeit V darstellt, wobei die Parameterkoeffizienten eine Vielzahl von Parameterkoeffizienten umfassen, wie z. B. einen Einflussfaktor auf die Blutviskosität, einen Einflussfaktor auf die Blutturbulenz und einen Viskositätskoeffizienten. Ferner ist vorgesehen, dass m eine natürliche Zahl größer oder gleich 1 ist, um den Einfluss der verschiedenen Parameterkoeffizienten auf die Blutflussgeschwindigkeit V entsprechend darzustellen. Die Genauigkeit der Berechnung des Druckdifferenzwerts ΔP wird durch die Korrektur des Druckdifferenzwerts ΔP sichergestellt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Wert von m 2 ist, und wenn m 2 ist, ist c₁ ein Parameterkoeffizient, der durch Blutflussreibung erzeugt wird, und c₂ ist ein Parameterkoeffizient, der durch Blutturbulenz erzeugt wird.
α₁, α₂, ... , α_n ist der Gewichtungskoeffizient der morphologischen Differenzfunktion f₁(x), f₂(x), .... , f_n(x) des Blutgefäßlumens auf verschiedenen Skalen, wobei n eine natürliche Zahl mit einer Skala größer oder gleich 1 ist. Ferner ist vorgesehen, dass die Erhöhung des Gewichtungskoeffizienten die morphologische Differenzfunktion f(x) weiter korrigieren kann, um die Genauigkeit der Berechnung der morphologischen Differenzanpassung zwischen den zwei Querschnitten sicherzustellen.
Wobei die verschiedenen Skalen eine erste Skala, eine zweite Skala, ..., eine n-te Skala umfassen,
Wobei die erste skalenmorphologische Differenzfunktion f₁(x) zur Erkennung von geometrischen morphologischen Unterschieden verwendet wird, die zwei benachbarten Querschnittsmorphologiemodellen entsprechen, die durch das erste Läsionsmerkmal verursacht werden,
Wobei die zweite skalenmorphologische Differenzfunktion f₂(x) zur Erkennung von geometrischen morphologischen Unterschieden verwendet wird, die zwei benachbarten Querschnittsmorphologiemodellen entsprechen, die durch das zweite Läsionsmerkmal verursacht werden,
Wobei die n-te morphologische Differenzfunktion f_n(x) zur Erkennung von geometrischen morphologischen Unterschieden verwendet wird, die zwei benachbarten Querschnittsmorphologiemodellen entsprechen, die durch die n-ten Läsionsmerkmale verursacht werden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Berechnung der Blutgefäßdruckdifferenz auch unabhängig von der Blutflussgeschwindigkeit V des interessierenden Bereichs sein kann, wobei die Berechnungsformel des Druckdifferenzwerts ΔP auf verschiedenen Skalen lautet: $Δ P = k * [α_{1} * \int f_{1} (x) d x + α_{2} * \int f_{2} (x) d x + \dots α_{n} * \int f_{n} (x) d x]$
Wobei kein Abweichungskorrekturparameter ist und k eine Konstante ist, wobei der Abweichungskorrekturparameter kein Wert ist, der direkt/indirekt basierend auf individuellen Informationen erhalten wird,
Wobei α₁, α₂, ... , α_n der Gewichtungskoeffizient der morphologischen Differenzfunktion f₁(x), f₂(x), f_n(x) des Blutgefäßlumens in verschiedenen Maßstäben ist,
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die verschiedenen Skalen eine erste Skala, eine zweite Skala, ..., eine n-te Skala umfassen,
Wobei die erste skalenmorphologische Differenzfunktion f₁(x) zur Erkennung von geometrischen morphologischen Unterschieden verwendet wird, die zwei benachbarten Querschnittsmorphologiemodellen entsprechen, die durch das erste Läsionsmerkmal verursacht werden,
Wobei die zweite skalenmorphologische Differenzfunktion f₂(x), zur Erkennung von geometrischen morphologischen Unterschieden verwendet wird, die zwei benachbarten Querschnittsmorphologiemodellen entsprechen, die durch das zweite Läsionsmerkmal verursacht werden,
Wobei die morphologische Differenzfunktion f_n(x) der n-ten Skala verwendet wird, um die geometrische morphologische Differenz zwischen zwei benachbarten Querschnittsmorphologiemodellen zu erfassen, die durch das n-te Läsionsmerkmal verursacht wird, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich 1 ist.
In der folgenden Beschreibung wird ein Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern der vorliegenden Erfindung am Beispiel spezifischer physiologischer Parameter, die den Blutgefäßdruckwert beeinflussen, detailliert beschrieben.
Ausführungsbeispiel 1:
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der physiologische Parameter Blutdruck ist. Wenn eine Person einen abnormalen Blutdruck hat, führen abnormale Blutdruckänderungen zu Änderungen des Blutflussdrucks Pa am proximalen Endpunkt des Blutgefäßes.
Wenn eine Person einen abnormalen Blutdruck hat, sollte daher der Blutflussdruck Pa im interessierenden Bereich korrigiert werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Blutflussdruck Pa einen ersten Blutflussdruck P₁, die direkt basierend auf dem Blutflussmodell erhalten wird, und einen modifizierten zweiten Blutflussdruck P₂ umfasst, wobei der erste Blutflussdruck P₁ und der zweite Blutflussdruck P₂ eine Beziehung erfüllen: $P_{2} = ω \times P_{1};$
Wobei ω ein Abweichungskorrekturparameter ist, der sich auf die Blutdruckinformation des Individuums bezieht.
Ausführungsbeispiel 2:
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die physiologischen Parameter koronare dominante Typen sind, wobei das Geometriemodell ein Modell an der Position des individuellen koronaren Blutgefäßsystems ist. Insbesondere umfassen koronare dominante Typen im Allgemeinen linksüberlegene, rechtsüberlegene und ausgeglichene Typen. Für den linksüberlegenen Typ ist der Blutfluss der linken Koronararterie im selben Herzzyklus größer als der der rechten Koronararterie, da der Myokardbereich der linken Koronararterie groß ist. Für den rechten überlegenen Typ ist der Myokardbereich, in dem die rechte Koronararterie perfundiert ist, groß, und der maximale Blutfluss der rechten Koronararterie ist größer als der der linken Koronararterie im selben Herzzyklus. Wenn sich die Plaque in verschiedenen Blutgefäßen verschiedener dominanter Typen befindet, ändert sich auch die Blutflussgeschwindigkeit V des interessierenden Bereichs aufgrund der Änderung des Perfusionsvolumens, und ferner beeinflusst die Änderung der Blutflussgeschwindigkeit V die Berechnung des Druckdifferenzwerts ΔP in den Druckwerten der Blutgefäße.
Wenn sich daher der koronare dominante Typ des interessierenden Bereichs des Individuums ändert, sollte die Blutflussgeschwindigkeit V des interessierenden Bereichs korrigiert werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Blutflussgeschwindigkeit V eine erste Blutflussgeschwindigkeit V₀, die direkt basierend auf dem Blutflussmodell erhalten wird, und eine modifizierte zweite Blutflussgeschwindigkeit V₁ umfasst, wobei die erste Blutflussgeschwindigkeit V₀ und die zweite Blutflussgeschwindigkeit V₁ eine Beziehung erfüllen: $V_{1} = ω * V_{0};$
Wobei ω ein Abweichungskorrekturparameter ist, der sich auf den koronaren dominanten Typ des Individuums bezieht.
Wobei die Berechnungsformel des Druckdifferenzwerts ΔP in verschiedenen Maßstäben wie folgt lautet: $\begin{matrix} Δ P = (c_{1} V_{1} + c_{2} V_{1}^{2} + \dots c_{m} V_{1}^{m}) \\ * [α_{1} * \int f_{1} (x) d x + α_{2} * \int f_{2} (x) d x + \dots + α_{n} \\ * \int f_{n} (x) d x] \end{matrix}$
Ausführungsbeispiel 3:
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der physiologische Parameter das Geschlecht ist. Männer haben eine stärkere Myokardkontraktilität als Frauen, daher ist die erreichbare Blutflussgeschwindigkeit V auch relativ groß. Bei der Berechnung des Druckdifferenzwerts ΔP an beiden Enden des Zielblutgefäßes wird die Blutflussgeschwindigkeit V jedoch hauptsächlich direkt/indirekt durch das Blutflussmodell erhalten, und bei der Erstellung des Blutflussmodells wird der Einfluss des Geschlechts auf das Berechnungsergebnis oft ignoriert, so dass es einen Fehler im Berechnungsprozess des Druckdifferenzwerts ΔP gibt.
Wenn das Geschlecht des Individuums unterschiedlich ist, sollte daher die Blutflussgeschwindigkeit V des interessierenden Bereichs korrigiert werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Blutflussgeschwindigkeit V eine erste Blutflussgeschwindigkeit V₀, die direkt basierend auf dem Blutflussmodell erhalten wird, und eine modifizierte zweite Blutflussgeschwindigkeit V₁ umfasst, wobei die erste Blutflussgeschwindigkeit V₀ und die zweite Blutflussgeschwindigkeit V₁ eine Beziehung erfüllen: $V_{1} = ω * V_{0};$
Wobei ω ein Abweichungskorrekturparameter ist, der sich auf den koronaren dominanten Typ des Individuums bezieht.
Wobei die Berechnungsformel des Druckdifferenzwerts ΔP in verschiedenen Maßstäben wie folgt lautet: $\begin{matrix} Δ P = (c_{1} V_{1} + c_{2} V_{1}^{2} + \dots c_{m} V_{1}^{m}) \\ * [α_{1} * \int f_{1} (x) d x + α_{2} * \int f_{2} (x) d x + \dots + α_{n} \\ * \int f_{n} (x) d x] \end{matrix}$
Ausführungsbeispiel 4:
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der physiologische Parameter das Alter ist. Mit zunehmendem Alter nimmt die myokardiale Mikrozirkulationsfunktion des erwachsenen Individuums allmählich ab, und der Blutfluss, der durch den interessierenden Bereich in einem einzelnen Herzzyklus fließt, nimmt ab, so dass sich auch die Blutflussgeschwindigkeit V des interessierenden Bereichs entsprechend ändert. Bei der herkömmlichen Berechnung wird die Blutflussgeschwindigkeit V hauptsächlich direkt/indirekt durch das Blutflussmodell erhalten, und der Einfluss des Altersfaktors auf die Blutflussgeschwindigkeit wird nicht berücksichtigt, so dass es einen Fehler bei der Berechnung des Druckdifferenzwerts ΔP gibt.
Wenn das Alter des Individuums unterschiedlich ist, sollte daher die Blutflussgeschwindigkeit V des interessierenden Bereichs korrigiert werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Blutflussgeschwindigkeit V eine erste Blutflussgeschwindigkeit V₀, die direkt basierend auf dem Blutflussmodell erhalten wird, und eine modifizierte zweite Blutflussgeschwindigkeit V₁ umfasst, wobei die erste Blutflussgeschwindigkeit V₀ und die zweite Blutflussgeschwindigkeit V₁ eine Beziehung erfüllen: $V_{1} = ω * V_{0};$
Wobei ω ein Abweichungskorrekturparameter ist, der sich auf das Alter des Individuums bezieht.
Wobei die Berechnungsformel des Druckdifferenzwerts ΔP in verschiedenen Maßstäben wie folgt lautet: $\begin{matrix} Δ P = (c_{1} V_{1} + c_{2} V_{1}^{2} + \dots c_{m} V_{1}^{m}) \\ * [α_{1} * \int f_{1} (x) d x + α_{2} * \int f_{2} (x) d x + \dots + α_{n} \\ * \int f_{n} (x) d x] \end{matrix}$
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der AbweichungsAbweichungskorrekturparameter ein empirischer Wert ist, der durch ein Verfahren zum Sammeln und Simulieren großer Daten basierend auf klinischer praktischer Erfahrung erhalten wird.
Unter Bezugnahme auf 9 stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern bereit, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern
die Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern
einen Datensammler, wobei der Datensammler zum Erhalten und Speichern geometrischer Parameter eines interessierenden Bereichs in einem Anatomiemodell der Blutgefäßvorrichtung dient,
einen Druckwertprozessor umfasst, wobei der Druckwertprozessor basierend auf den geometrischen Parametern verwendet wird, um ein Geometriemodell und ein Blutflussmodell eines interessierenden Bereichs zu erstellen,
wobei der Druckwertprozessor auch verwendet wird, um ein Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts basierend auf dem Geometriemodell und dem Blutflussmodell zu erhalten, wobei der Blutflussdruck Pa am proximalen Endpunkt des interessierenden Bereichs und der Druckdifferenzwert ΔP am proximalen Endpunkt und am distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs unter dem entsprechenden Zustand unter des Berechnungsmodells des Blutgefäßdruckwerts durch Kombination der Hämodynamik erhalten werden.
Ferner ist vorgesehen, dass das Geometriemodell durch Messen und Anpassen der geometrischen Parameter des interessierenden Bereichs in dem anatomischen Modell erhalten wird, wobei das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts ein Querschnittsmorphologiemodell an verschiedenen Positionen zwischen dem proximalen Endpunkt und dem distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs und mindestens einem Teil des Blutgefäßsegments und/oder des Blutgefäßbaums des interessierenden Bereichs umfasst, wobei der Blutgefäßbaum mindestens ein Segment der Aorta oder mindestens ein Segment der Aorta und eine Vielzahl von Koronararterien umfasst, die von der Aorta emittiert werden, wobei jedes Blutgefäßsegment und/oder Blutgefäßbaum Anatomiedaten wie Form, Durchmesser und Fläche des interessierenden Bereichs umfasst. Ferner ist vorgesehen, dass die Anatomiedaten weiterhin Parameter wie z. B. Biegewinkel der Blutgefäßsegmente umfassen, die die tatsächliche Morphologie der Blutgefäßsegmente des interessierenden Bereichs widerspiegeln können.
Wobei das Querschnittsmorphologiemodell direkt/indirekt durch das Geometriemodell erhalten wird, wobei das Querschnittsmorphologiemodell die Position des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Plaque, die Plaquegröße, den Plaquebildungswinkel, die Plaquezusammensetzung und die Änderung der Plaquezusammensetzung, die Plaqueform und die Änderung der Plaqueform auf jedem Querschnitt umfasst.
Ferner ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten auch einen Geschwindigkeitssammler umfasst, wobei der Geschwindigkeitssammler verwendet wird, um die Blutflussgeschwindigkeit V des interessierenden Bereichs zu erhalten, wobei aus der Blutflussgeschwindigkeit V der erste Blutflussdruck Pa am proximalen Endpunkt des interessierenden Bereichs und der Druckdifferenzwert ΔP zwischen dem proximalen Endpunkt und dem distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs berechnet wird.
Wobei der Geschwindigkeitssammler ein Geschwindigkeitsberechnungsmodul und ein Geschwindigkeitsextraktionsmodul umfasst, wobei das Geschwindigkeitsextraktionsmodul direkt Blutflussgeschwindigkeitsinformationen durch den Datensammler erfasst oder die Blutflussgeschwindigkeit V direkt durch das Blutflussmodell extrahiert.
Wobei das Geschwindigkeitsberechnungsmodul auch ein Geschwindigkeitsumwandlungsmodul und ein Geschwindigkeitsmessmodul umfasst, wobei die Blutflussgeschwindigkeit V durch Umwandeln der Geschwindigkeit der Fluidfüllung in dem Blutgefäß durch das Geschwindigkeitsumwandlungsmodul und auch durch Messen der Morphologie des Blutgefäßbaums in dem Geometriemodell durch das Geschwindigkeitsmessmodul erhalten werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Druckdifferenzwert ΔP durch Berechnen der folgenden Formel erhalten wird: $\begin{matrix} Δ P = (c_{1} V + c_{2} V^{2} + \dots c_{m} V^{m}) \\ * [α_{1} * \int f_{1} (x) d x + α_{2} * \int f_{2} (x) d x + \dots + α_{n} \\ * \int f_{n} (x) d x] \end{matrix}$
Wobei c₁, c₂, ..., c_m jeweils die Parameterkoeffizienten der Blutflussgeschwindigkeit V darstellt, wobei die Parameterkoeffizienten eine Vielzahl von Parameterkoeffizienten umfassen, wie z. B. einen Einflussfaktor auf die Blutviskosität, einen Einflussfaktor auf die Blutturbulenz und einen Viskositätskoeffizienten. Ferner ist vorgesehen, dass m eine natürliche Zahl größer oder gleich 1 ist, um den Einfluss der verschiedenen Parameterkoeffizienten auf die Blutflussgeschwindigkeit V entsprechend darzustellen. Die Genauigkeit der Berechnung des Druckdifferenzwerts ΔP wird durch die Korrektur des Druckdifferenzwerts ΔP sichergestellt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Wert von m 2 ist, und wenn m 2 ist, ist c₁ ein Parameterkoeffizient, der durch Blutflussreibung erzeugt wird, und c₂ ist ein Parameterkoeffizient, der durch Blutturbulenz erzeugt wird.
α₁, α₂, ..., α_n ist der Gewichtungskoeffizient der morphologischen Differenzfunktion f₁(x), f₂(x), ..., f_n(x) des Blutgefäßlumens auf verschiedenen Skalen, wobei n eine natürliche Zahl mit einer Skala größer oder gleich 1 ist. Ferner ist vorgesehen, dass die Erhöhung des Gewichtungskoeffizienten die morphologische Differenzfunktion f(x) weiter korrigieren kann, um die Genauigkeit der Berechnung der morphologischen Differenzanpassung zwischen den zwei Querschnitten sicherzustellen.
Ferner ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern einen Abweichungskorrekturprozessor umfasst, wobei der Abweichungskorrekturprozessor verwendet wird, wobei der Abweichungskorrekturprozessor konfiguriert ist, um einen oder mehrere physiologische Parameter des Individuums zu empfangen, nach der Verarbeitung einen Abweichungskorrekturparameter zu erzeugen und den Abweichungskorrekturparameter an den Druckwertprozessor zu übertragen, um das Geometriemodell und/oder das Blutflussmodell zu korrigieren.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Abweichungskorrekturparameter nicht nur die Blutflussgeschwindigkeit V korrigieren kann, um die Genauigkeit der Berechnung des Blutgefäßdruckwerts zu gewährleisten, sondern auch direkt den Blutgefäßdruckwert (z. B. Blutflussdruck Pa am proximalen Endpunkt des interessierenden Bereichs, Druckdifferenzwert ΔP) korrigieren kann.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Erhalten der Blutgefäßdruckdifferenz eines Individuums bereit, umfassend einen Prozessor, wobei der Prozessor so konfiguriert ist, dass die Vorrichtung die folgenden Schritte ausführt:

Sammeln individuenspezifischer physiologischer Parameter und geometrischer Parameter der zu untersuchenden Blutgefäße;
Erstellen eines individuellen Blutgefäßmodells basierend auf den geometrischen Parametern der zu untersuchenden Blutgefäße;
Korrigieren des Blutgefäßmodells basierend auf individuenspezifischen physiologischen Parametern;
Bereitstellen eines Berechnungsmodells für mindestens einen Differenzwert des Blutgefäßdrucks;
Bestimmung des Differenzwerts des Blutgefäßdrucks der zu untersuchenden Blutgefäße basierend auf dem korrigierten Blutgefäßmodell und dem Differenzwert des Blutgefäßdrucks.

Wobei der Prozessor eine beliebige Vorrichtung zum Empfangen und/oder Erzeugen eines Signals umfasst, wobei die vom Prozessor verarbeiteten Daten eine Textnachricht, ein Befehl für die Objekt-/Fluidbewegung, eine Eingabe der Anwendung oder eine andere Information sein können, wobei ein alternativer Begriff für das zu untersuchende Blutgefäß ein Zielblutgefäß oder ein interessierendes Blutgefäß sein kann, wobei das zu untersuchende Blutgefäß ein Koronararterienblutgefäß, ein von einem Koronararterienblutgefäß ausgehendes Zweigblutgefäß, einen Blutgefäßbaum, ein einzelnes Zweigblutgefäßsegment und andere individuelle Blutgefäßgewebe an einer beliebigen Position umfasst, wobei das Blutgefäßmodell mindestens eines von dem zweiten Geometriemodell und dem zweiten Blutflussmodell umfasst, wobei alternative Begriffe für das Gefäßmodell auch ein Lumenmodell, ein Fluidströmungsmodell oder ähnliches sein können, das die Morphologie der zu untersuchenden Blutgefäße und den Fluidfluss in den Blutgefäßen widerspiegelt, wobei das Blutgefäßmodell Daten umfasst, die sich auf die geometrische Morphologie des zu untersuchenden Blutgefäßes beziehen, wie z. B. die Länge, den Durchmesser, den Biegewinkel des zu untersuchenden Blutgefäßes, das Vorhandensein von Zweigblutgefäßen in dem zu untersuchenden Blutgefäß, den Winkel der Zweigblutgefäße, die Anzahl der Zweigblutgefäße usw.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass ein alternativer Begriff für das Lumenmorphologiemodell auch ein Querschnittsmorphologiemodell sein kann, wobei das Lumenmorphologiemodell die Position des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Plaque, die Plaquegröße, den Plaquebildungswinkel, die Plaquezusammensetzung und die Änderung der Plaquezusammensetzung, die Plaqueform und die Änderung der Plaqueform auf jedem Querschnitt umfasst, wobei die Erstellung des Lumenmorphologiemodells die folgenden Schritte umfasst:

S1, das Definieren eines Querschnitts am proximalen Endpunkt des zu untersuchenden Endes als Referenzfläche, wobei die Mitteldurchmesserlinie durch Extrahieren der Mittellinie des Blutgefäßmodells erhalten wird,
S2, das Einrichten eines Koordinatensystems unter Verwendung des Mittelpunkts der Referenzfläche als Ursprung umfasst, wobei das zu untersuchenden Blutgefäß entlang einer Richtung senkrecht zur Mitteldurchmesserlinie segmentiert wird und die inneren und äußeren Kanten jedes Querschnitts in das Koordinatensystem projiziert werden, um ein ebenes geometrisches Bild des Lumenquerschnitts des zu untersuchenden Blutgefäßes an jeder Position zu erhalten, wodurch das Einrichten des Lumenmorphologiemodells beendet wird.

Bei der vorliegenden Erfindung muss das ebene geometrische Bild der Lumenmorphologie an jeder Position das in Schritt S2 festgelegte Koordinatensystem als Referenz nehmen, um die Position der Plaque auf jedem Lumenabschnitt zu definieren, wodurch die anschließende Anpassung des Lumenmorphologiemodells erleichtert wird.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass bei der Erstellung des Lumenmorphologiemodells, wenn die Anatomiedaten durch Detektionsverfahren wie CT, OCT, IVUS usw. erhalten werden, das Lumenmorphologiemodell direkt durch das Blutgefäßmodell erhalten werden kann, nur um sicherzustellen, dass der Ursprung und die Koordinatenrichtung jedes Lumenmorphologiemodells konsistent sind. Wenn die Anatomiedaten durch ein Detektionsverfahren wie Röntgenstrahlen erhalten werden, da das Blutgefäßmodell ein dreidimensionales Modell ist, das sich entlang der Blutflussrichtung erstreckt, ist es notwendig, eine Koordinatentransformation an dem Blutgefäßmodell durchzuführen, wenn das Lumenmorphologiemodell durch das Blutgefäßmodell erstellt wird, um die Querschnittsmorphologie jedes Querschnitts genau widerzuspiegeln.
Wobei der Prozessor auch für eine voreingestellte morphologische Differenzfunktion verwendet wird, wobei die Blutgefäßdruckdifferenz zwischen zwei beliebigen Positionen des zu untersuchenden Blutgefäßes durch das Lumenmorphologiemodell und das Blutgefäßmodell bestimmt wird, wobei die morphologische Differenzfunktion durch Anpassen und Erstellen des Lumenmorphologiemodells erhalten wird und zur Darstellung der Funktion verwendet wird, dass sich die Lumenmorphologieänderung an verschiedenen Positionen des zu untersuchenden Blutgefäßes mit dem Abstand x von der Position zum Referenzpunkt ändert, wobei die morphologische Differenzfunktion eine auf die Fläche, das Volumen, die Kantenposition und die Kantenform des zu untersuchenden Blutgefäßes bezogene Differenzfunktion umfasst, die die morphologische Differenz zwischen zwei beliebigen Positionen des zu untersuchenden Blutgefäßes widerspiegeln kann, wobei die Differenzfunktion direkt/indirekt durch das Lumenmorphologiemodell erhalten werden kann.
Wobei die Anatomiedaten auch als Anatomiedaten in anderen Ausführungsbeispielen usw. definiert werden können, die direkt und/oder indirekt von der Bilderfassungsvorrichtung erfasst werden können und die Lumenmorphologie widerspiegeln können.
Wobei der Prozessor, das zu untersuchende Blutgefäß, die Anatomiedaten, das Lumenmorphologiemodell und das Blutgefäßmodell unterschiedliche Namen mit gleicher Bedeutung haben können.
Wobei das Maß der Abstand zwischen zwei benachbarten Querschnitten ist, wobei die verschiedenen Skalen eine erste Skala, eine zweite Skala, ..., eine n-te Skala umfassen, Wobei die erste skalenmorphologische Differenzfunktion f₁(x) zur Erkennung von geometrischen morphologischen Unterschieden verwendet wird, die zwei benachbarten Querschnittsmorphologiemodellen entsprechen, die durch das erste Läsionsmerkmal verursacht werden,
Wobei die zweite skalenmorphologische Differenzfunktion f₂(x) zur Erkennung von geometrischen morphologischen Unterschieden verwendet wird, die zwei benachbarten Querschnittsmorphologiemodellen entsprechen, die durch das zweite Läsionsmerkmal verursacht werden,
Wobei die n-te morphologische Differenzfunktion f_n(x) zur Erkennung von geometrischen morphologischen Unterschieden verwendet wird, die zwei benachbarten Querschnittsmorphologiemodellen entsprechen, die durch die n-ten Läsionsmerkmale verursacht werden.
Ferner ist vorgesehen, dass der Erstellungsmodus des Blutgefäßmodells im Grunde derselbe wie der Erstellungsmodus des Blutflussmodells und des Geometriemodells ist und der Unterschied darin besteht, dass das Blutgefäßmodell gleichzeitig die Morphologie- und Blutflussinformationen des zu erkennenden Blutgefäßsegments enthalten kann. Daher wird der spezifische Erstellungsmodus des Blutgefäßmodells in der vorliegenden Ausführungsform hier nicht beschrieben.
Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die spezifischen physiologischen Parameter eine oder mehrere der direkt erhältlichen physiologischen Informationen wie Alter, Geschlecht, Blutdruck und Body-Mass-Index umfassen.
Ferner ist vorgesehen, dass der Prozessor in der vorliegenden Erfindung auch verwendet werden kann, um die folgende Formel zur Berechnung der erhaltenen Blutgefäßdruckdifferenz ausxufiihren ΔP: $\begin{matrix} Δ P = (c_{1} V + c_{2} V^{2} + \dots c_{m} V^{m}) \\ * [α_{1} * \int f_{1} (x) d x + α_{2} * \int f_{2} (x) d x + \dots + α_{n} \\ * \int f_{n} (x) d x] \end{matrix}$
Wobei das c₁V + c₂V² + ... + c_mV^m eine Konstante sein kann,
das V eine Blutflussgeschwindigkeit ist, die direkt/indirekt durch das zweite Blutflussmodell erhalten wird, wobei c₁, c₂, ..., c_m jeweils die Parameterkoeffizienten der Blutflussgeschwindigkeit V darstellt, wobei die Parameterkoeffizienten eine Vielzahl von Parameterkoeffizienten umfassen, wie z. B. einen Einflussfaktor auf die Blutviskosität, einen Einflussfaktor auf die Blutturbulenz und einen Viskositätskoeffizienten. Ferner ist
vorgesehen, dass m eine natürliche Zahl größer oder gleich 1 ist, um den Einfluss der verschiedenen Parameterkoeffizienten auf die Blutflussgeschwindigkeit V entsprechend darzustellen. Die Genauigkeit der Berechnung des Druckdifferenzwerts ΔP wird durch die Korrektur des Druckdifferenzwerts ΔP sichergestellt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Wert von m 2 ist, und wenn m 2 ist, ist c₁ ein Parameterkoeffizient, der durch Blutflussreibung erzeugt wird, und c₂ ein Parameterkoeffizientist, der durch Blutturbulenz erzeugt wird.
α₁, α₂, ... , α_n ist der Gewichtungskoeffizient der morphologischen Differenzfunktion f₁(x), f₂(x), ..., f_n(x) des Blutgefäßlumens auf verschiedenen Skalen, wobei n eine natürliche Zahl mit einer Skala größer oder gleich 1 ist. Ferner ist vorgesehen, dass die Erhöhung des Gewichtungskoeffizienten die morphologische Differenzfunktion f(x) weiter korrigieren kann, um die Genauigkeit der Berechnung der morphologischen Differenzanpassung zwischen den zwei Querschnitten sicherzustellen.
Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die spezifischen physiologischen Parameter eine oder mehrere der direkt erhältlichen physiologischen Informationen wie Alter, Geschlecht, Blutdruck und Body-Mass-Index umfassen.
Ferner ist vorgesehen, dass das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckdifferenzwerts auf der Grundlage eines Mehrskalenberechnungsverfahrens erstellt wird, das im Wesentlichen mit dem Erstellungsverfahren des Querschnittsmorphologiemodells übereinstimmt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die obige Vorrichtungen und Funktionsmodule nur beispielhaft die Grundstruktur zum Implementieren der technischen Lösung und nicht die eindeutige Struktur geben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern der vorliegenden Erfindung kann durch die Einführung individuenspezifischer physiologischer Parameter in den Berechnungsprozess des Blutgefäßdruckwerts einerseits sichergestellt werden, dass die Extraktion und Einrichtung verschiedener Parameter in der Anfangsphase der Blutgefäßdruckwertberechnung genau ist, andererseits kann das Blutflussmodell im Berechnungsprozess des Blutgefäßdruckwerts modifiziert werden, um die Genauigkeit der Einrichtung des Geometriemodells und des Blutflussmodells sicherzustellen. Es stellt außerdem sicher, dass die relevanten Parameter, die durch das Geometriemodell und das Blutflussmodell erhalten werden, genau sind, so dass der Blutgefäßdruckwert, der durch das Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern der vorliegenden Erfindung berechnet wird, den Blutflussdruck der interessierenden Bereichs genau widerspiegeln kann, und das Ergebnis genau und zuverlässig ist.
Die obigen Ausführungsbeispielen werden nur verwendet, um die technische Lösung der Erfindung und nicht die Beschränkung zu veranschaulichen, obwohl die Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf ein besseres Ausführungsbeispiel beschrieben wird. Der gewöhnliche Fachmann sollte verstehen, dass die technische Lösung der Erfindung modifiziert oder gleichwertig ersetzt werden kann, ohne vom Geist und Umfang der technischen Lösung der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern, dadurch gekennzeichnet, dass es das Sammeln der Anatomiedaten von mindestens einem Teil des Blutgefäßsystems und das Erhalten geometrischer Parameter des interessierenden Bereichs basierend auf Anatomiedaten und das Erstellen eines Geometriemodells des interessierenden Bereichs (S1), das Erstellen eines Blutflussmodells des interessierenden Bereichs basierend auf Anatomiedaten und/oder individuenspezifischer Daten des interessierenden Bereichs umfasst (S2), wobei das Geometriemodell und/oder das Blutflussmodell basierend auf einem oder mehreren spezifischen physiologischen Parametern modifiziert werden, um das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts des interessierenden Bereichs und der Blutflussgeschwindigkeit V des interessierenden Bereichs zu erhalten (S3), wobei der Blutflussdruck Pa am proximalen Endpunkt des interessierenden Bereichs und der Druckdifferenzwert ΔP am proximalen Endpunkt und am distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs unter dem entsprechenden Zustand unter des Berechnungsmodells des Blutgefäßdruckwerts, des Blutflussmodells durch Kombination der Hämodynamik erhalten werden (S4).
Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts mindestens einen Teil des Blutgefäßsegments und/oder des Blutgefäßbaums in dem Geometriemodell und dem Querschnittsmorphologiemodell an verschiedenen Positionen zwischen dem proximalen Endpunkt und dem distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs umfasst, wobei das Querschnittsmorphologiemodell die Position des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Plaque, die Plaquegröße, den Plaquebildungswinkel, die Plaquezusammensetzung und die Änderung der Plaquezusammensetzung, die Plaqueform und die Änderung der Plaqueform auf jedem Querschnitt umfasst.
Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erstellen des Querschnittsmorphologiemodells S1, das Definieren eines Querschnitts am proximalen Endpunkt des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs als Referenzfläche, wobei die Mitteldurchmesserlinie des Geometriemodells durch ein Mittellinienextraktions- und Einrichtungsverfahren erhalten wird, S2, das Einrichten eines Koordinatensystems unter Verwendung des Mittelpunkts der Referenzfläche als Ursprung umfasst, wobei das Blutgefäßsegment des interessierenden Bereichs entlang einer Richtung senkrecht zur Mitteldurchmesserlinie segmentiert wird und die inneren und äußeren Kanten jedes Querschnitts in das Koordinatensystem projiziert werden, um ein ebenes geometrisches Bild des Lumenquerschnitts des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs an jeder Position zu erhalten, wodurch das Einrichten des Querschnittsmorphologiemodells beendet wird.
Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts ferner das Anpassen des Querschnittsmorphologiemodells in verschiedenen Maßstäben mit dem proximalen Endpunkt des interessierenden Bereichs als Referenzpunkt umfasst, um die morphologische Differenzfunktion f(x) des Blutgefäßlumens zu erhalten, wobei die Skala ein Abstand zwischen den benachbarten zwei Querschnitten ist, wenn die morphologische Differenzfunktion f(x) berechnet wird.
Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhalten der morphologischen Differenzfunktion f(x) umfasst, Basierend auf dem Querschnittsmorphologiemodell wird die morphologische Funktion jedes Querschnitts erstellt; Die morphologischen Funktionen der benachbarten zwei Querschnitte werden angepasst, und die Differenzänderungsfunktion der benachbarten zwei Querschnitte in verschiedenen Maßstäben wird erhalten; dass der proximale Endpunkt des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs als Referenzpunkt verwendet wird, und die Änderungsrate der Lumenmorphologie mit dem Abstand X zum Referenzpunkt gemäß der Differenzänderungsfunktion erhalten wird, und die Positionsparameter des Blutgefäßsegments des interessierenden Bereichs vom proximalen Endpunkt bis zum distalen Endpunkt normalisiert werden, um schließlich die morphologische Differenzfunktion f(x) zu erhalten, wobei die morphologische Funktion eine Flächenfunktion, eine Durchmesserfunktion oder eine Kantenabstandsfunktion umfasst.
Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blutflussmodell ein festes Blutflussmodell und ein personalisiertes Blutflussmodell umfasst, wobei das personalisierte Blutflussmodell ein Blutflussmodell im Ruhezustand und ein Blutflussmodell im Lastzustand umfasst, wobei das Blutflussmodell eine Blutflussgeschwindigkeit V des interessierenden Bereichs umfasst, wobei die Blutflussgeschwindigkeit V durch Berechnung der Geschwindigkeit der Fluidfüllung in dem Blutgefäß oder durch Berechnung der Morphologie des Blutgefäßbaums erhalten werden kann, wenn das Blutflussmodell ein Blutflussmodell im Ruhezustand ist, wobei die Morphologie des Blutgefäßbaums mindestens eines oder mehrere von einer Fläche, einem Volumen und einem Lumendurchmesser eines Blutgefäßsegments in dem Blutgefäßbaum umfasst, wobei die geometrischen Parameter des Geometriemodells ferner eines oder mehrere von der Länge, der Perfusionsfläche und dem Verzweigungswinkel des Blutgefäßsegments in dem Blutgefäßbaum umfassen, wenn die Blutflussgeschwindigkeit V durch Berechnung der Morphologie des Blutgefäßbaums erhalten wird.
Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifischen physiologischen Parameter direkt erhältliche physiologische Informationen wie Alter, Geschlecht, Blutdruck und Body-Mass-Index umfassen.
Verfahren zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifischen physiologischen Parameter auch einen dominanten Typ der Koronararterie umfassen, wenn das Blutgefäßsystem ein Koronargefäßsystem ist.
Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern einen Datensammler, wobei der Datensammler zum Erhalten und Speichern geometrischer Parameter eines interessierenden Bereichs in einem Anatomiemodell der Blutgefäßvorrichtung dient, einen Druckwertprozessor umfasst, wobei der Druckwertprozessor basierend auf den geometrischen Parametern verwendet wird, um ein Geometriemodell und ein Blutflussmodell eines interessierenden Bereichs zu erstellen, wobei der Druckwertprozessor auch verwendet wird, um ein Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts basierend auf dem Geometriemodell und dem Blutflussmodell zu erhalten, wobei der Blutflussdruck Pa am proximalen Endpunkt des interessierenden Bereichs und der Druckdifferenzwert ΔP am proximalen Endpunkt und am distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs unter dem entsprechenden Zustand unter des Berechnungsmodells des Blutgefäßdruckwerts durch Kombination der Hämodynamik erhalten werden.
Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern einen Abweichungskorrekturprozessor umfasst, wobei der Abweichungskorrekturprozessor verwendet wird, wobei der Abweichungskorrekturprozessor konfiguriert ist, um einen oder mehrere physiologische Parameter des Individuums zu empfangen, nach der Verarbeitung einen Abweichungskorrekturparameter zu erzeugen und den Abweichungskorrekturparameter an den Druckwertprozessor zu übertragen, um das Geometriemodell und/oder das Blutflussmodell zu korrigieren.
Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Geometriemodell durch den Druckwertprozessor durch Messen der geometrischen Parameter des Anatomiemodells erhält, das von dem Datensammler übertragen wird, und durch Anpassen und Kalibrieren der Abweichungskorrekturparameter erhalten wird, die von dem Abweichungskorrekturprozessor übertragen werden, wobei das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckwerts ein Querschnittsmorphologiemodell an verschiedenen Positionen zwischen dem proximalen Endpunkt und dem distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs und mindestens einem Teil des Blutgefäßsegments und/oder des Blutgefäßbaums des interessierenden Bereichs umfasst, wobei der Blutgefäßbaum mindestens ein Segment der Aorta oder mindestens ein Segment der Aorta und eine Vielzahl von Koronararterien umfasst, die von der Aorta emittiert werden, wobei das Querschnittsmorphologiemodell direkt/indirekt durch das Geometriemodell für den Druckwertprozessor erhalten wird, wobei das Querschnittsmorphologiemodell die Position des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Plaque, die Plaquegröße, den Plaquebildungswinkel, die Plaquezusammensetzung und die Änderung der Plaquezusammensetzung, die Plaqueform und die Änderung der Plaqueform auf jedem Querschnitt umfasst.
Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Erhalten von Blutgefäßdruckwerten basierend auf spezifischen physiologischen Parametern auch ein Geschwindigkeitserfassungsmodul umfasst, wobei das Geschwindigkeitserfassungsmodul verwendet wird, um die Blutflussgeschwindigkeit V des interessierenden Bereichs zu erhalten, wobei aus der Blutflussgeschwindigkeit V der erste Blutflussdruck P₁ am proximalen Endpunkt des interessierenden Bereichs und der Druckdifferenzwert ΔP zwischen dem ersten Blutflussdruck P₁ am proximalen Endpunkt und dem zweiten Blutflussdruck P₂ am distalen Endpunkt des interessierenden Bereichs berechnet wird, wobei der Geschwindigkeitssammler ein Geschwindigkeitsberechnungsmodul und ein Geschwindigkeitsextraktionsmodul umfasst, wobei das Geschwindigkeitsextraktionsmodul direkt Blutflussgeschwindigkeitsinformationen durch den Datensammler erfasst oder die Blutflussgeschwindigkeit V direkt durch das Blutflussmodell extrahiert, wobei das Geschwindigkeitsberechnungsmodul auch ein Geschwindigkeitsumwandlungsmodul und ein Geschwindigkeitsmessmodul umfasst, wobei die Blutflussgeschwindigkeit V durch Umwandeln der Geschwindigkeit der Fluidfüllung in dem Blutgefäß durch das Geschwindigkeitsumwandlungsmodul und auch durch Messen der Morphologie des Blutgefäßbaums in dem Geometriemodell durch das Geschwindigkeitsmessmodul erhalten werden kann.
Vorrichtung zum Erhalten der Blutgefäßdruckdifferenz eines Patienten, umfassend einen Prozessor, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor so konfiguriert ist, dass die Vorrichtung die folgenden Schritte ausführt: Sammeln patientenspezifischer physiologischer Parameter und geometrischer Parameter der zu untersuchenden Blutgefäße; Erstellen eines patientenspezifischen Blutgefäßmodells basierend auf den geometrischen Parametern der zu untersuchenden Blutgefäße; Korrigieren des Blutgefäßmodells basierend auf patientenspezifischen physiologischen Parametern; Bereitstellen eines Berechnungsmodells für mindestens einen Differenzwert des Blutgefäßdrucks; Bestimmung des Differenzwerts des Blutgefäßdrucks der zu untersuchenden Blutgefäße basierend auf dem korrigierten Blutgefäßmodell und dem Differenzwert des Blutgefäßdrucks.
Vorrichtung zum Erhalten der Blutgefäßdruckdifferenz eines Patienten nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifischen physiologischen Parameter des Patienten eine oder mehrere der direkt erhältlichen physiologischen Informationen wie Alter, Geschlecht, Körpertemperatur und Body-Mass-Index umfassen.
Vorrichtung zum Erhalten der Blutgefäßdruckdifferenz eines Patienten nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnungsmodell des Blutgefäßdruckdifferenzwerts auf der Grundlage eines Mehrskalenberechnungsverfahrens erstellt wird.