[发明专利]一种基于冠脉多模影像裂纹形成和扩展的简化计算方法与斑块破裂风险量化的评估系统

权利要求书

1.一种基于冠脉多模影像裂纹形成和扩展的简化计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对冠脉造影时序序列影像进行血管浅表壁的力学功能学指标计算；

步骤2：根据心动周期中病变血管浅表壁力学功能学指标的分布结果，确定沿血管纵向的相对高风险位置，并计算浅表壁局部裂纹形成的疲劳风险系数；

步骤3：在上述相对高风险位置处，利用光学相干断层成像斑块横断面的虚拟裂纹扩展速率，同时结合斑块成分信息，获得虚拟裂纹扩展至斑块失效的风险系数；

步骤4：基于双线性风险累积理论，设定两部分的权重比例常数，计算斑块破裂过程中虚拟裂纹形成和扩展的风险系数总和，作为度量患者个体化斑块破裂风险的量化指标；

所述步骤3进一步包括：

步骤301：根据上述基于冠脉造影时序图像获得病变血管浅表壁力学功能学指标的分布结果，在血管纵向相对高风险位置处的OCT图像，从影像接收模块读取光学相干断层图像；

步骤302：根据不同斑块成分在OCT图像中的成像特征，对其成分轮廓进行区域分割，包括钙化、纤维、脂质、混合成分、巨噬细胞、胆固醇结晶；

步骤303：在横断面斑块组织成分分割的基础上，进一步实现各组织的网格离散化及利用有限元方法，实现应力应变的计算；

步骤304：在横断面应力应变最大值处，形成虚拟裂纹形成，并基于损伤断裂力学理论，计算虚拟裂纹的扩张速率以及扩展路径；

步骤305：根据上述虚拟裂纹行进方向及长度，结合横断面斑块成分信息，以及裂纹是否贯穿纤维帽并且直至斑块坏死核心，计算虚拟裂纹扩展的风险系数 ：，其中取值0或1，由虚拟裂纹是否到达斑块坏死核心决定；为斑块负荷；为虚拟裂纹长度；为纤维帽厚度；，为常数，由斑块解剖信息和破裂机理决定，可通过标准标本实验或大样本数据统计确定；取值范围0～1，跟纤维帽炎症程度有关。

2.根据权利要求1所述的一种基于冠脉多模影像裂纹形成和扩展的简化计算方法，其特征在于，所述步骤1进一步包括：

步骤101：由影像接收模块读取一右冠脉主支的造影时序影像，并以分叉解剖标志点确定感兴趣血管的起始与终止位置；

步骤102：选定一个完整周期中若干个特征时刻的造影图像，并对这些时刻下造影图像中感兴趣血管进行二维分割、三维重建；

步骤103：对相邻时刻不同形态的感兴趣血管以逐点配准原则建立管壁上点云的一一对应关系；

步骤104：根据上述血管点云的一一对应关系，选定一时刻为初始时刻，计算整个心动周期中病变血管浅表壁力学功能学指标；上述指标包括：针对二维血管轮廓，采用直径变化率、形态变化比值参数，而针对三维血管，采用局部应力应变极值指标。

3.根据权利要求1所述的一种基于冠脉多模影像裂纹形成和扩展的简化计算方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括：结合相应指标的失效阈值，计算该指标 与阈值的比值作为冠脉浅表壁虚拟裂纹形成的疲劳风险系数：。

4.根据权利要求2所述的一种基于冠脉多模影像裂纹形成和扩展的简化计算方法，其特征在于，所述步骤4进一步包括：基于双线性风险累积理论，考虑两部分的权重比例常数，计算斑块虚拟裂纹形成和扩展的风险系数总和，作为度量患者个体化斑块破裂风险的量化指标：，其中，分别为虚拟裂纹形成和扩展两部分的权重比例常数。

5.根据权利要求2所述的一种基于冠脉多模影像裂纹形成和扩展的简化计算方法，其特征在于，在所述步骤103中，对于二维管腔轮廓的点云密度，由两侧较短边决定：；而对于三维管壁结构化网格点云密度，保持根据两点间周向距离与纵向距离的比例为0.8～1.1之间。

6.根据权利要求2所述的一种基于冠脉多模影像裂纹形成和扩展的简化计算方法，其特征在于，在所述步骤103中，可应用薄板样条鲁棒点匹配算法，通过最小化薄板样条能量函数来实现二维管腔轮廓点的非刚性配准：，其中是映射函数，是待配准点集，是对应点集，为两个坐标方向。