基于分叉位置的流动模型的血流储备分数评估方法及装置

本技术涉及医学检测领域，特别是基于分叉位置的流动模型的血流储备分数评估方法及装置。

背景技术：

1、血管狭窄病变是人类生命健康的头号公敌。而血流储备分数(ffr)是目前临床上用于诊断冠脉狭窄是否造成下游心肌缺血的“金标准”，但由于侵入性ffr需要使用冠状动脉压力导丝，导致其有创性、费用昂贵等问题，临床应用受到很大限制。而由侵入性冠状动脉造影(ica)推导出来的ffr，即ica-ffr，是一种具有潜力的替代方法，可以在不使用压力导丝的情况下对冠状动脉功能性评估具有重要性。

2、然而，ica-ffr的困难在于难以获取旁支血流的信息。由于血管造影视角有限，导致旁支血管的血流结构难以重建。在缺少旁支血管血流结构的情况下估计旁支血流也受到了限制，因为忽略了分叉位置的信息。

技术实现思路

1、鉴于所述问题，提出了本技术以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的基于分叉位置的流动模型的血流储备分数评估方法及装置，包括：

2、一种基于分叉位置的流动模型的血流储备分数评估方法，用于通过侵入性冠状动脉造影计算目标血管内目标节点的血流储备分数，冠状动脉包括主支血管和旁支血管，所述主支血管和所述旁支血管的连接点为分叉节点，所述目标血管为主支血管，所述方法包括：

3、获取目标冠状动脉造影信息和目标冠状动脉的血液信息；其中，所述目标血管造影信息包括目标血管造影图像和包含有所述目标血管造影图像的目标血管造影序列；

4、依据所述目标血管造影图像构建对应的一维血流模型；其中，所述一维血流模型包括血管中心线节点参数和分叉节点参数；

5、依据所述目标血管造影序列确定所述一维血流模型的入口初始流量；

6、依据所述一维血流模型、所述血液信息和所述入口初始流量生成目标节点的血流储备分数；其中，所述目标节点为血管中心线节点或所述分叉节点。

7、进一步地，所述依据所述目标血管造影图像构建对应的一维血流模型；其中，所述一维血流模型包括中心线节点参数和分叉节点参数的步骤，包括：

8、依据所述目标血管造影图像确定所述目标血管对应的血管中心线；其中，所述血管中心线由若干所述血管中心线节点和若干所述分叉节点组成；

9、依据所述血管中心线对所述目标血管进行重建，得到对应的所述一维血流模型；

10、依据所述分叉节点对所述一维血流模型进行分段，得到若干血管段；

11、依据所述目标节点和所述目标节点所在的血管段确定所述目标节点对应的点参数；其中，所述点参数包括点坐标、目标节点在对应血管段内的横截面直径和横截面面积。

12、进一步地，所述依据所述目标血管造影序列确定所述一维血流模型的入口初始流量的步骤，包括：

13、依据所述一维血流模型确定模型入口处的初始血管段；

14、依据所述一维血流模型确定所述初始血管段对应的初始血管段长度；

15、依据所述初始血管段长度和所述目标血管造影序列生成所述初始血管段在静息状态下的超灌注速度；

16、依据所述超灌注速度确定所述一维血流模型的入口初始流量。

17、进一步地，所述血液信息包括血液的密度和运动粘度，所述依据所述一维血流模型、所述血液信息和所述入口初始流量生成目标节点的血流储备分数；其中，所述目标节点为中心线节点或分叉节点的步骤，包括：

18、当所述目标节点为分叉节点时，则依据所述一维血流模型确定所述目标节点的上游段节点的点参数和所述目标节点的点参数；

19、依据所述血液信息、所述入口初始流量、所述上游段节点的点参数和所述目标节点的点参数生成所述目标节点的流态数据；其中，所述流态数据包括血流的流量和压力；公式如下：

20、

21、

22、式中，q、p、d和a分别是流量、压力、横截面直径和横截面面积；指数a取决于能量消耗；下标i和i+1分别表示上游段节点和下游段节点的变量；li是段i的长度；(0)表示入口位置z＝0；(li)表示段i的出口位置z＝li；nb是分叉节点的数量；ρ是血液的密度；

23、依据所述目标节点的流态数据确定对应的血流储备分数。

24、进一步地，所述血液信息包括血液的密度和运动粘度，所述依据所述一维血流模型、所述血液信息和所述入口初始流量生成目标节点的血流储备分数；其中，所述目标节点为中心线节点或分叉节点的步骤，包括：

25、当所述目标节点为血管中心线节点时，则依据所述一维血流模型确定出所述目标节点对应的目标血管段的直径；

26、依据所述目标血管段的直径确定对应所述目标血管段的狭窄情况；其中，所述狭窄情况包括正常和狭窄；

27、依据所述狭窄情况、所述一维血流模型、所述血液信息和所述入口初始流量生成所述目标节点的流态数据；其中，所述流态数据包括血液的流量和压力；

28、依据所述目标节点的流态数据确定对应的血流储备分数。

29、进一步地，所述依据所述狭窄情况、所述一维血流模型、所述血液信息和所述入口初始流量生成所述目标节点的流态数据；其中，所述流态数据包括血液的流量和压力的步骤，包括：

30、当所述目标血管段的狭窄情况为正常时，则依据所述一维血流模型确定所述目标节点的上游段节点的点参数、所述目标节点的点参数和所述目标血管段的长度；

31、依据所述血液信息、所述入口初始流量、所述上游段节点的点参数、所述目标节点的点参数和所述目标血管段的长度生成所述目标节点的流态数据：公式如下：

32、

33、

34、

35、式中，第一个式子的最后一项是摩擦项；z是中心线节点的轴向坐标；ρ和μ分别是血液的密度和粘度；l i是段i的长度；(0)表示入口位置z＝0，(li)表示段i的出口位置z＝li；d是横截面直径。

36、进一步地，所述依据所述狭窄情况、所述一维血流模型、所述血液信息和所述入口初始流量生成所述目标节点的流态数据；其中，所述流态数据包括血液的流量和压力的步骤，包括：

37、当所述目标血管段的狭窄情况为狭窄时，则依据所述一维血流模型和所述入口初始流量确定所述目标节点的上游段节点的点参数、所述目标节点的点参数和所述目标血管段的狭窄段长度；

38、依据所述血液信息、所述上游段节点的点参数、所述目标节点的点参数和所述狭窄段长度生成所述目标节点的流态数据；公式如下：

39、

40、

41、式中，k t＝1.52；(0)表示入口位置z＝0，(zs)表示最狭窄处位置z＝zs；l s是狭窄段的长度。

42、一种基于分叉位置的流动模型的血流储备分数评估装置，用于通过侵入性冠状动脉造影计算目标血管内目标节点的血流储备分数，冠状动脉包括主支血管和旁支血管，所述主支血管和所述旁支血管的连接点为分叉节点，所述目标血管为主支血管，包括：

43、信息获取模块，用于获取目标冠状动脉造影信息和目标冠状动脉的血液信息；其中，所述目标血管造影信息包括目标血管造影图像和包含有所述目标血管造影图像的目标血管造影序列；

44、模型构建模块，用于依据所述目标血管造影图像构建对应的一维血流模型；其中，所述一维血流模型包括血管中心线节点参数和分叉节点参数；

45、入口条件模块，用于依据所述目标血管造影序列确定所述一维血流模型的入口初始流量；

46、流量计算模块，用于依据所述一维血流模型、所述血液信息和所述入口初始流量生成目标节点的血流储备分数；其中，所述目标节点为血管中心线节点或分叉节点。

47、一种设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的基于分叉位置的流动模型的血流储备分数评估方法的步骤。

48、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于分叉位置的流动模型的血流储备分数评估方法的步骤。

49、本技术具有以下优点：

50、在本技术的实施例中，相对于现有技术中ica-ffr难以获取旁支血流的信息的问题，本技术提供了基于分叉位置引导的流动模型(blfm)来计算ica-ffr的解决方案，具体为：获取目标冠状动脉造影信息和目标冠状动脉的血液信息；其中，所述目标血管造影信息包括目标血管造影图像和包含有所述目标血管造影图像的目标血管造影序列；依据所述目标血管造影图像构建对应的一维血流模型；其中，所述一维血流模型包括血管中心线节点参数和分叉节点参数；依据所述目标血管造影序列确定所述一维血流模型的入口初始流量；依据所述一维血流模型、所述血液信息和所述入口初始流量生成目标节点的血流储备分数；其中，所述目标节点为血管中心线节点或分叉节点。本发明ica-ffr方法对ffr值的求解更加快速，并且还可以在不需要重建旁支血管几何结构的情况下，在实际的分叉处对旁支血流进行补偿，解决了现有忽略分叉位置的信息问题，提高对ffr值的估算。