【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
专利
本专利技术涉及心肌灌注成像(mpi)和渗流力学。特别地，本专利技术涉及使用非侵入性测量(例如，计算血管造影术或核磁共振)来构建包括待用于计算流体动力学(computationalfluid dynamics)的人类心脏的多孔域的模型。本专利技术的结果允许诊断人类心脏。例如，诊断冠心病。
技术介绍
0、背景
1、对于灌注评估方法在医学诊断中的应用的主要挑战之一是冠心病(chd)。根据美国国家健康统计中心的数据，2018年有5.6％的美国成年人患有冠心病。患病率随着年龄的增长而增加，并且75岁及以上的人中有近24％患有chd。男性比女性更容易患上该疾病---在所有美国成年人中男性与女性的患病比例分别为7.4％和4.1％(根据villarroel ma、blackwell dl、jen a(2019年)的美国成年人健康统计汇总表：2018national healthinterview survey,national center for health statistics，2021年12月15日访问)。2018年，chd在美国导致365744人死亡，几乎占其所有死亡人数的13％(参见centers fordisease control and prevention、national center for health statistics、nationalvital statistics system:public use data filedocumentation:mortality multipleca
2、心脏是循环系统的中心。人类心脏每天大约跳动10万次，一生总共大约30亿次。心脏的泵送和心跳是由心肌的交替收缩和舒张引起的。这种泵送确保血管中血液运动的连续性。因此，心脏负责在人体中实现各种功能：提供氧气和营养、清除代谢物、防护异物、有毒物质和防止失血。此外，心脏负责维持人体中恒定的物理和化学条件，特别是温度和ph值(根据barrett ke等人于2019年的ganong’s review of medical physiology，第26版，mcgraw-hill education)。事实上，现代医学诊断为心脏的功能评估提供了广泛的方法和参数。尽管如此，就像一百多年前一样，在医学诊断中起到关键作用的一个参数，该参数描述了在一定时间间隔内(通常在单个循环或一分钟内)泵送的血液量。只要这个参数维持在足够的水平，其他器官维持其功能的前提就满足了。对这一原理的认识和评估这一参数的尝试可以在非常早期的生理学实验工作中找到。早在1761年，albrecht von haller就通过将有色液体注入新鲜动物尸体的腔静脉来研究肺循环(参见haller a于1761年的elementaphysiologiae corporis humani，francisci grasser&sociorum，瑞士洛桑)。具有指示剂稀释技术的现代血流诊断方法(即现代通常用于评估灌注的技术)的转折点和基础是george stewart所做的研究(参见argueta ee、paniagua d于2019年的thermodilutioncardiac output，cardiology in review，27(3)，第138-144页)，然后不到一个世纪后，kenneth zierler所做的研究(参见meier p，zierler kl于1954年的on the theory ofthe indicator-dilution method for measurement of blood flow and volume，thejournal of applied physiology,6(12)，第731-744页，zierler k于2000年的indicatordilution methods for measuring blood flow,volume,and other properties ofbiological systems:abrief history and memoir,annals of biomedicalengineering，28(8)，第836-848页)。
3、心肌灌注(即，通过特定组织块的血流)是基于心脏病学图像数据确定的基本生理参数。灌注成像(包括心肌灌注成像(mpi))涉及将造影剂注射到血液中并记录其浓度随时间在心血管系统中的变化分布。灌注分析中的关键问题是所谓的灌注参数或灌注度量(诸如，心肌血流量mbf、心肌血容量mbv、平均运送时间mtt以及达到峰值时间ttp)的计算，(根据taylor sh于1966年measurement of the cardiac output in man,proc r soc med,增刊59(增刊1)，第35-53页，axel l于1980年的cerebral blood flow determination byrapid-sequence computed tomography:theoretical analysis,radiology,137(3)第679-86页，lee t-y于2002年的functional ct:physiological models,trendsbiotechnol,20,第s3-s10页,tomandl bf等人于2003年的comprehensive imaging ofischemic stroke with multisection ct,radiographics,23(3),第65-92页,konstas aa等人于2009年的theoretic basis and technical implementations of ct perfusionin acute ischemic stroke.part 1:theoretic basis,ajnr am j neuroradiol,30(4),第662-8页)。让我们假设某个感兴趣的控制体积(voi)具有唯一定义的入口和出口。如果一定数量(m)的造影剂在初始时刻t0＝0处被引入，并且在出口侧进行采样，那么在时间δti,之后，其中测量造影剂的浓度c(ti),ti∈δti，那么留下voi的造影剂的质量由下式表示：
4、δm(ti)＝c(ti)δv(ti) , (1)
5、其中，δv(ti)＝q(ti)·δti是流过出口段的血容量。在出口处采样并确定足够长时间内的浓度后，将到达出口的造影剂的总质量由下式表示：
6、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种使用非侵入性测量和渗流力学来评估人类患者的心肌灌注的方法，其中所述方法包括使用计算流体动力学来模拟与多个冠状血管连接的心肌的解剖几何模型中的血流，其中所述计算流体动力学包括至少一个患者特异性边界条件和用于将血液描述为流动介质的至少一个物理参数，以及
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述患者特异性解剖结构数据经由计算机断层扫描血管造影、核磁共振和/或计算机血管造影中的至少一个获得。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述患者特异性解剖结构数据包括以DICOM格式存储的图像。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，与多个冠状血管连接的心肌的所述解剖几何模型的生成包括分割被包括在所述患者特异性解剖结构数据中的图像以获得人类患者心脏的动脉和肌肉的表面模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，与多个冠状血管连接的心肌的所述解剖几何模型的生成还包括通过非结构化体积网格离散化所述表面模型的步骤。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述患者特异性人口统计学和一般医疗数据包括患者的年龄、性别、身高、
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述物理参数选自包括密度和动态粘度系数的组。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述多孔域(Ωp)被配置为描述心肌组织中的血流。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述多孔域(Ωp)是饱和的。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，所述流体域(Ωf)满足下式：
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，所述计算流体动力学包括使用描述的血液流变性，其中η是动态粘度系数，以及HCT是血细胞容积数。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，根据Carreau,Cross,Yasuda模型或Walburn-Schneck模型进行选择。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括使用与多个冠状血管连接的心肌的所述解剖几何模型中的血流模拟的结果来计算灌注度量。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述计算灌注度量包括使用区域示踪剂动力学恢复方法中的至少一种，其中所述区域示踪剂动力学恢复方法包括最大斜率(MXS)、脉冲响应函数的去卷积(DRF)、多途径、多物种和非线性血液-组织交换(BTX)，和/或其中计算灌注度量包括使用以下形式的顺序蒙特卡罗流线轨迹拉格朗日跟踪：
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述区域示踪剂动力学恢复方法包括以下公式：
16.根据权利要求13-15中任一项所述的方法，其中，所述灌注度量包括：
17.一种包括指令的计算机可读[存储]介质，所述指令在由计算机执行时使所述计算机执行权利要求1-16中任一项所定义的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种使用非侵入性测量和渗流力学来评估人类患者的心肌灌注的方法，其中所述方法包括使用计算流体动力学来模拟与多个冠状血管连接的心肌的解剖几何模型中的血流，其中所述计算流体动力学包括至少一个患者特异性边界条件和用于将血液描述为流动介质的至少一个物理参数，以及
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述患者特异性解剖结构数据经由计算机断层扫描血管造影、核磁共振和/或计算机血管造影中的至少一个获得。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述患者特异性解剖结构数据包括以dicom格式存储的图像。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，与多个冠状血管连接的心肌的所述解剖几何模型的生成包括分割被包括在所述患者特异性解剖结构数据中的图像以获得人类患者心脏的动脉和肌肉的表面模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，与多个冠状血管连接的心肌的所述解剖几何模型的生成还包括通过非结构化体积网格离散化所述表面模型的步骤。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述患者特异性人口统计学和一般医疗数据包括患者的年龄、性别、身高、体重、全身血压、血液测试结果和/或关于当前患者的药物治疗的信息，其中所述当前患者的药物治疗选自但不限于β-类肾上腺素能阻断剂、血管紧张素转换酶抑制剂和抗心律失常剂。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述物理参数选自包括密度和动态粘度系数的组。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述多孔域...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯平·米罗塔，
申请(专利权)人：赫莫伦斯诊断有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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