JP7136493B2 - 圧力センサと造影画像に基づき冠血流予備量比を計算する方法 - Google Patents

Description

本発明は冠状動脈画像学評価分野に関し、特に、圧力センサと造影画像に基づき冠血流予備量比を計算する方法に関する。

冠血流予備量比（ＦＦＲ）は、冠動脈狭窄病変が遠位血流に対して起こす影響を表すことができ、心筋虚血の存在を診断でき、既に冠動脈狭窄機能性評価の公認された指標となっている。既に複数の研究により、造影画像と流体力学解析によるＦＦＲ測定の実行可能性が証明されている。

中国出願番号２０１６１０６８１１９１．１の特許文献はＸ線冠動脈造影画像に基づく冠動脈血流予備量比の計算方法を開示しており、基本的な方法は造影画像により血管輪郭を取得し、２つの体位画像に基づき三次元再構築を行い、造影剤の流動により血流速度を取得し、流体力学解析により血管モデルの圧力差ΔＰを計算し、冠動脈入口圧Ｐａを取得し、式Ｐｄ＝Ｐａ－ΔＰに基づき血管遠位圧力を取得し、式ＦＦＲ＝Ｐｄ／Ｐａに基づきＦＦＲを計算する。

そのうち、血管三次元モデル、血流速度及び入口圧ＰａはいずれもＦＦＲ測定結果の正確性に対して影響を持つ。従来のフレームカウント法に基づく血流速度測定及び一般的な入口圧Ｐａの取得方法は、いずれもパラメータ採集の誤差を招くため算出されたＦＦＲの正確性は高くない。

上記技術課題を解決するために、本発明は、造影剤注入後の安定圧力値を精度良く得られ、圧力波形と造影画像の組み合わせにより１心周期の平均血流速度を正確に取得でき、ＦＦＲの正確性を大幅に高めることができる、圧力センサと造影画像に基づき冠血流予備量比を計算する方法を提供することを目的とする。

本発明の技術方案は以下のとおり：
以下のステップを含む圧力センサと造影画像に基づき冠血流予備量比を計算する方法：
Ｓ０１：血圧センサにより心臓冠動脈口の圧力をリアルタイムに採集し、圧力数値をデータリンクテーブルに記憶し、データリンクテーブルは時間を索引とし、時間とリアルタイム圧力キー／値ペア形式で保存する、
Ｓ０２：造影画像に基づき造影時間を取得し、造影時間を索引値としてデータキューの中から時間索引に照らして対応するデータを探し、複数の周期の安定圧力波形を選別し、冠動脈口の平均圧Ｐａを得る、
Ｓ０３：一体位の造影画像から造影剤がカテーテル口から流れ出た最初の１フレームが１周期時間を経て最後の１フレームに位置付けしたのを指定し、最初の１フレームのカテーテル口の位置を血管始点としてマークし、最後の１フレームの造影剤が最遠部まで流れたのを血管の終点としてマークし、この一区間の血管を分割し、別体位の造影画像から一区間の血管を取得し、２つの体位を三次元合成した後にこの区間の血管の真の長さＬを得て、血流速度Ｖ＝Ｌ／Ｔｍを得る、但しＴｍは１周期の時間である、
Ｓ０４：ステップＳ０３における一区間の血管に対して入口血流速度Ｖで冠動脈入口から冠動脈遠位までの圧力損失ΔＰを計算し、血管遠位圧力をＰｄ＝Ｐａ－ΔＰにより計算し、さらに計算して造影冠血流予備量比を得る。

好ましい技術方案において、前記ステップＳ０１はさらに、データリンクテーブルにおける時間とリアルタイム圧力値に基づき１個目の点からｎ個の点を累計し、ソートアルゴリズムにより１個目の点から始まるピーク圧力値とトラフ圧力値を取得し、ｎ個目の点の計算が完了するまで、ピーク圧力値とトラフ圧力値を連続記録して時間を索引とする対応ピーク圧力、トラフ圧力値のキューを形成し、再び保存したデータリンクテーブルから時間索引に照らして順次後へｎ個の点を取って計算し、以下同様に行われることを含む。

好ましい技術方案において、前記ステップＳ０２において収縮圧と拡張圧により冠動脈口平均圧Ｐａを算出し、平均圧＝拡張圧＋（収縮圧－拡張圧）／３とする。

好ましい技術方案において、１つのピーク圧力値から次のピーク圧力値を１周期として計算し、４つのピーク圧力値の平均値を収縮圧とし、４つのトラフ圧力値の平均値を拡張圧とし、４つの周期の平均時間Ｔｍを１周期の時間とする。

好ましい技術方案において、前記ステップＳ０２において安定圧力波形は連続する複数の周期のピーク値の相対差が４ｍｍＨｇ以内である。

従来技術と比べ、本発明の長所は以下のとおり：
造影剤注入後の安定圧力値を精度良く得られ、圧力波形と造影画像の組み合わせにより１心周期の平均血流速度を正確に取得でき、ＦＦＲの正確性を大幅に高めることができる。

以下に図面及び実施例と合わせて本発明をさらに説明する。

図１は本発明の圧力センサと造影画像に基づき冠血流予備量比を計算する方法のフローチャートである。

本発明の目的、技術方案及び長所をより明確にするために、以下に図面を参照しながら発明を実施するための形態と合わせ、本発明をさらに詳細に説明する。これら説明は単に例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものではないと理解されるべきである。この他、以下の説明において、本発明の概念と混同することのないよう、公知の構造と技術の説明は省略する。

図１に示されるように、本発明の圧力センサと造影画像に基づき冠血流予備量比を計算する方法は以下のステップを含む。

１、血圧センサにより心臓冠動脈口の圧力をリアルタイムに採集し、圧力センサは圧力管と手術カテーテルにより大動脈に繋げられ、圧力センサと心臓の水平高さを一致させるように保持する。

２、圧力センサの圧力チップは圧力波動を感知して電気信号を生じ、信号はケーブルによりコントロールユニットのアクイジションチップに送られ、アクイジションチップは電気信号を圧力数値に変換して濾波を行い安定した圧力波形を形成する。

３、コントロールユニットのデータ処理チップは圧力数値をデータリンクテーブルに記憶し、データリンクテーブルは時間を索引とし、時間、リアルタイムの圧力キー／値ペア形式で保存する。

４、データ処理チップはデータリンクテーブルにおける時間とリアルタイム圧力値に基づき１個目の点からｎ個の点を累計し、ｎの個数は時間索引に照らして１個目の点から少なくとも４秒経過した位置、約４心周期以上である。コムパリスンソートアルゴリズムにより１個目の点から始まるピーク圧力値とトラフ圧力値を取得し、ｎ個目の点の計算が完了するまで、ピーク圧力値とトラフ圧力値を連続記録して時間を索引とする対応ピーク圧力、トラフ圧力値のキューを形成し、再びステップ３で保存したデータリンクテーブルから時間索引に照らして順次後へｎ個の点を取って計算し、以下同様に行われる。

５、ステップ４で記憶したデータキューからさらに収縮圧、拡張圧及び心拍数を計算し、１つのピーク圧力値から次のピーク圧力値を１周期として計算し、４つのピーク圧力値の平均を収縮圧とし、４つのトラフ圧力値の平均値を拡張圧とし、４つの周期の平均時間Ｔｍで心拍数を計算する。心拍数＝６０／Ｔｍ。収縮圧、拡張圧、平均圧、心拍数等のパラメータを取得するのに用いることができ、後のステップに、より精度の良いデータを提供できる。

６、ＦＦＲ計算時に造影血管の圧力を取得する必要がある。まず、造影画像から造影時間を取得し、造影時間を索引値としてステップ４のデータキューの中から時間索引に照らして対応するデータを探し、このデータから後へ４つの周期の安定圧力波形を選別する。安定圧力の判断基準は連続する４つの周期のピーク値の相対差が４ｍｍＨｇ以内である。ステップ５の方法で安定した収縮圧、拡張圧及び心拍数を取得でき、収縮圧と拡張圧で、式により冠動脈口平均圧Ｐａを算出し、平均圧＝拡張圧＋（収縮圧－拡張圧）／３とする。造影時刻に造影剤をボーラス注入すると圧力波動が消えてしまうため、ステップ４で連続記録した周期データキューに基づき造影剤のボーラス注入停止後に圧力が波動を回復した安定値を正確に取得できる。こうして取得した患者の圧力生理パラメータは造影時刻に対応するパラメータとなることが保証される。

７、流速計算時にステップ６で取得した心拍数及び１周期の時間Ｔｍに基づき取得できる。造影画像から造影剤がカテーテル口から流れ出たものを第一フレームとして指定し、その後、１周期時間を経て最終フレームに位置付けし、第一フレームのカテーテル口の位置を血管始点としてマークし、最終フレームの造影剤が最遠部まで流れたのを血管の終点としてマークし、この一区間の血管を分割する。別の体位造影も同様に一区間の血管を取得でき、２つの体位を三次元合成した後、この区間の血管の真の長さＬを得て、血流速度Ｖ＝Ｌ／Ｔｍを得る。こうして流速計算時に１心周期の平均血流速度を正確に取得できることが保証される。具体的な三次元合成方法は中国特許出願２０１６１０６８１１９１．１を参照できるため、ここでは説明を省略する。

８、流体力学解析によりステップ７の一区間の血管に対して入口血流速度Ｖで計算したΔＰを取得し、ΔＰは冠動脈入口から冠動脈遠位までの圧力損失である。ステップ６により血管入口圧Ｐａを取得し、血管遠位圧力Ｐｄ＝Ｐａ－ΔＰとする。造影冠血流予備量比計算式ＦＦＲ＝Ｐｄ／Ｐａにより計算して造影冠血流予備量比を得る。

ΔＰの具体的な計算方法は中国特許出願２０１６１０６８１１９１．１の中のΔＰに関する計算を参照できるため、ここでは説明を省略する。

本発明の上記発明を実施するための形態は本発明の原理を例示的に説明又は解説するためであり、本発明を限定するものではない。したがって、本発明の思想と範囲を逸脱しない限り、如何なる修正、均等な差し替え、改良等はすべて本発明の保護範囲に含まれる。この他、本発明の請求項には、請求項の範囲と境界、若しくは、この範囲と境界の均等形式内に入る全ての変形と修正例が含まれると理解されるべきである。

Claims (5)

1. 以下のステップ：
   Ｓ０１：圧力センサである血圧センサが心臓冠動脈口の圧力をリアルタイムに採集し、コントロールユニットが、圧力数値をデータリンクテーブルに記憶し、データリンクテーブルは時間を索引とし、時間とリアルタイム圧力のキー／値ペア形式で保存する、
   Ｓ０２：前記コントロールユニットが、造影画像に基づき造影時間を取得し、造影時間を索引値としてデータキューの中から時間索引に照らして対応するデータを探し、複数の周期の安定圧力波形を選別し、冠動脈口の平均圧Ｐａを得る、
   Ｓ０３：前記コントロールユニットが、一体位の造影画像から造影剤がカテーテル口を流れ出たものを第一フレームとして指定し、その後、１周期時間を経て最終フレームに位置付けし、第一フレームのカテーテル口の位置を血管始点としてマークし、最終フレームの造影剤が最遠部まで流れたのを血管の終点としてマークし、この一区間の血管を分割し、別体位の造影画像から一区間の血管を取得し、２つの体位を三次元合成した後にこの区間の血管の真の長さＬを得て、血流速度Ｖ＝Ｌ／Ｔｍを得る、但しＴｍは１周期の時間である、
   Ｓ０４：前記コントロールユニットが、ステップＳ０３における一区間の血管に対して入口血流速度Ｖで冠動脈入口から冠動脈遠位までの圧力損失ΔＰを計算し、血管遠位圧力をＰｄ＝Ｐａ－ΔＰにより計算し、さらに計算して造影冠血流予備量比を得る、
   を含むことを特徴とする圧力センサと造影画像に基づき冠血流予備量比を計算する方法。
2. 前記ステップＳ０１はさらに、前記コントロールユニットが、データリンクテーブルにおける時間とリアルタイム圧力値に基づき１個目の点からｎ個の点を累計し、コムパリスンソートアルゴリズムにより１個目の点から始まるピーク圧力値とトラフ圧力値を取得し、ｎ個目の点の計算が完了するまで、ピーク圧力値とトラフ圧力値を連続記録して時間を索引とする対応ピーク圧力、トラフ圧力値のキューを形成し、再び保存したデータリンクテーブルから時間索引に照らして順次後へｎ個の点を取って計算し、以下同様に行われることを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサと造影画像に基づき冠血流予備量比を計算する方法。
3. 前記ステップＳ０２において、前記コントロールユニットが、収縮圧と拡張圧により冠動脈口平均圧Ｐａを算出し、平均圧＝拡張圧＋（収縮圧－拡張圧）／３とする、ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサと造影画像に基づき冠血流予備量比を計算する方法。
4. 前記コントロールユニットが、１つのピーク圧力値から次のピーク圧力値を１周期として計算し、４つのピーク圧力値の平均値を収縮圧とし、４つのトラフ圧力値の平均値を拡張圧とし、４つの周期の平均時間Ｔｍを１周期の時間とする、請求項３に記載の圧力センサと造影画像に基づき冠血流予備量比を計算する方法。
5. 前記ステップＳ０２において安定圧力波形は連続する複数の周期のピーク値の相対差が４ｍｍＨｇ以内である、ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサと造影画像に基づき冠血流予備量比を計算する方法。

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