[发明专利]用于在从估计的心脏射血输出导出的患者特异性边界条件下模拟血流量的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及基于通过医学成像技术采集的信息来模拟通过靶向心血管结构(例如但不限于，左心室流出道的患者特异性几何结构、包括主动脉瓣(AV)的主动脉根部、以及上升主动脉)的血流量的领域。

背景技术

如G.M.Feuchtner、W.Dichtl等的“Multislice Computed Tomography for Detection of Patients With Aortic Valve Stenosis and Quantification of Severity”，Journal of the American College of Cardiology 2006，47(7)，1410–1417页中描述的，在年龄超过65岁的西欧和北美人群中，退行性主动脉瓣狭窄(AS)是发生率2-7％的第二最常见的心血管疾病，。

对具有退行性AS的患者的管理取决于疾病的严重程度。对主动脉瓣(AV)的狭窄的严重程度的评估可以涉及不同的成像模态。对严重性的当前评估主要基于对AV区域的超声和多普勒测量或基于从AV区域的磁共振成像(MRI)或计算机断层摄影(CT)图像导出的几何结构测量。

对于约60-70％的患者，超声可以被用于对瓣膜成像并经由多普勒测量来测量血流速度。对于狭窄的瓣膜，由于降低的有效开口面积，血液必须以较高的速度流动，并且多普勒测量的结果可以被用作对主动脉瓣狭窄(AS)的指示。

使用心电图(ECG)门控，CT和MRI允许根据选定的狭窄的心动周期间隔重建或采集图像，并给出对示出在相对短的打开状态下的瓣膜的图像的访问。G.M.Feuchtner、W.Dichtl等的“Multislice Computed Tomography for Detection of Patients With Aortic Valve Stenosis and Quantification of Severity”，Journal of the American College of Cardiology 2006，47(7)，1410–1417页，以及Y.Westermann、A.Geigenmüller等的“Planimetry of the aortic valve orifice area:Comparison of multi-slice spiral CT and MRI”，European Journal of Radiology 2011，77，426-435页建议使用打开的瓣膜的图像，以使用几个选定的成角度切割的平面并描绘明显的瓣膜孔来测量瓣膜开口。这种孔的测得的面积随后被用于评估狭窄的程度。这种技术被称为AV区域测面积法。

然而，对于来自CT或MRI的AV区域的测面积法测量，仅分析二维(2D)切口。没有对瓣膜小叶是否在下游的某些其他区域中的合缝线处会合进行分析。对三维(3D)血流量的影响因此可能未完全通过这样的2D测量所评估。这样测得的区域和狭窄瓣膜的生理影响之间的关系(例如增加的压力梯度)因此是不清楚的。

发明内容

本发明的目的是根据患者特异性边界条件来导出针对所考虑的患者的生理参数的目标值。

该目的是通过根据权利要求1所述的装置、根据权利要求5所述的方法和根据权利要求15所述的计算机程序产品来实现的。

因此，心血管结构(诸如左心室流出道、包括主动脉瓣(AV)的主动脉根部、加上上升主动脉、心室体积、主动脉或血流过的任何其他空腔的血液空腔)的体积网格是基于心血管结构的分区数字图像而生成的，每次心搏的心脏射血输出(cardiac ejection output)是根据来自在两个或更多个不同时间点上的不同充盈状态下患者的心脏腔室的体积的量或暂时表现来估计的。随后从每次心搏的心脏射血输出导出心血管结构的至少一种患者特异性边界条件(其可以包括时间相关的边界条件)，并且通过在考虑患者特异性边界条件的情况下模拟通过体积网格的血流量来获得模拟血流量。

因此，在患者特异性边界条件下通过靶向心血管结构的患者特异性几何结构的血流量是从每次心搏的心脏射血输出导出的。模拟的结果产生针对生理学相关参数的目标值，例如所述心血管结构中的压降、平均血液停留时间、流率、壁剪切应力和血液漩涡中的一个或多个。

根据第一方面，建模电路可以被提供用于基于对所述心血管结构的分区分割数字图像来生成所述心血管结构的所述体积网格。由此，所述体积网格可以被直接生成，而不需要从远程设备或网络导出或加载。