用于數(shù)字評估脈管系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 描述
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本公開的實施方案包括用于數(shù)字評估脈管系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法，如通過模型化冠狀 動脈解剖構(gòu)造對冠狀動脈脈管系統(tǒng)計分。更具體地說，實施方案涉及用于基于冠狀動脈解 剖構(gòu)造且任選地還基于血流儲備分數(shù)或從血流計算機模型化計算的其它功能度量值對冠 狀動脈脈管系統(tǒng)進行患者特定計分的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 冠狀動脈疾病可在向心臟提供血液的血管中產(chǎn)生冠狀動脈病變，如狹窄癥（血管 異常變窄）。結(jié)果，限制血液流向心臟。遭受冠狀動脈疾病的患者可能在強體力活動時經(jīng)歷 胸痛（稱作慢性穩(wěn)定型心絞痛）或者在患者休息時經(jīng)歷胸痛（稱作不穩(wěn)定型心絞痛）。更 嚴重的疾病表現(xiàn)可能導致心肌梗死或心臟病發(fā)作。
[0004] 需要提供關(guān)于冠狀動脈病變的更精確的數(shù)據(jù)，例如，大小、形狀、位置、功能意義 (例如，病變是否影響血液流動）等?？墒乖馐苄赝春?或顯示冠狀動脈疾病癥狀的患者經(jīng) 受可能提供關(guān)于冠狀動脈病變的一些間接證明的一個或多個測試。例如，非侵入性測試可 包括心電圖、來自血液測試的生物標志物評估、平板運動測試、超聲心動描記術(shù)、單光子發(fā) 射計算機斷層成像術(shù)（SPECT)和正電子發(fā)射斷層成像術(shù)（PET)。然而，這些非侵入性測試 通常不提供冠狀動脈病變的直接評定或評定血流速率。非侵入性測試可以通過尋找心臟電 活動的變化（例如，使用心電描記法（ECG))、心肌運動的變化（例如，使用負荷超聲心動描 記術(shù)）、心肌灌注的變化（例如，使用PET或SPECT)或新陳代謝變化（例如，使用生物標志 物）來提供冠狀動脈病變的間接證明。
[0005] 例如，使用冠狀動脈計算機斷層掃描血管造影術(shù)（CCTA)可以非侵入性地獲得解 剖數(shù)據(jù)。CCTA可以用于為胸疼患者成像并且涉及使用計算機斷層掃描（CT)技術(shù)來在靜脈 灌注造影劑之后為心臟和冠狀動脈成像。然而，CCTA也不能提供關(guān)于冠狀動脈病變的功能 意義的直接信息，例如，病變是否影響血液流動。另外，因為CCTA純粹是診斷性測試，所以 它不能用于預測在其它生理狀態(tài)（例如，運動）下冠狀動脈血流、壓力或心肌灌注的變化， 也不能用于預測介入結(jié)果。
[0006] 因此，患者也可需要侵入性測試，如診斷性心導管插入術(shù)，使冠狀動脈病變顯影。 診斷性心導管插入術(shù)可以包括執(zhí)行常規(guī)冠狀動脈血管造影術(shù)（CCA)，以通過向醫(yī)生提供具 有動脈大小和形狀的影像來收集冠狀動脈病變的解剖數(shù)據(jù)。然而，CCA不提供用于評定冠 狀動脈病變的功能意義的數(shù)據(jù)。例如，醫(yī)生可能在不確定病變是否在功能上有意義的情況 下不能診斷冠狀動脈病變是否有害。因此，CCA已導致一些介入心臟病專家的"目視狹窄反 射"，不管病變是否在功能上有意義，為利用CCA發(fā)現(xiàn)的每個病變插入支架。結(jié)果，CCA可能 導致對患者實施不必要的手術(shù)，這可能給患者帶來額外的風險且可能導致患者付不必要的 衛(wèi)生保健費用。
[0007] 在診斷性心導管插入期間，可以通過測量被觀察病變的血流儲備分數(shù)（FFR)來侵 入性地評定冠狀動脈病變的功能意義。FFR被定義為病變的下游平均血壓與在由靜脈內(nèi)施 用腺苷引起的最大限度增加的冠狀動脈血流的情況下的病變的上游平均血壓（例如，主動 脈壓）的比?？梢酝ㄟ^向患者插入壓力導絲來測量血液。在診斷性心導管插入的初始花費 和風險已產(chǎn)生后可以決定基于確定的FFR來治療病變。
[0008] 另一種用于評估患者冠狀動脈脈管系統(tǒng)的技術(shù)是SYNTAX計分系統(tǒng)和方法，這是 一種用于對冠狀動脈疾病的復雜性和嚴重性進行計分的技術(shù)。SYNTAX計分是用于幫助確定 患者是否應該用經(jīng)皮冠狀動脈介入治療（PCI)或冠狀動脈旁路移植術(shù)（CABG)來治療的評 分方法。標準的SYNTAX計分通過以下步驟來執(zhí)行：通過血管造影片評估患者的冠狀動脈解 剖構(gòu)造，回答一系列問題，以及基于這些問題的答案分配分值。例如，心臟病專家可以審核 患者的血管造影片并基于（例如）病變的類型、形狀和在患者的冠狀動脈樹中的位置來為 病變分配罰分。接著將評定的分加在一起來為患者輸出單個SYNTAX計分。在一個示例性 實施方案中，如果計分小于34,那么PCI是合適的，而如果計分大于34,那么CABG更可能產(chǎn) 生更好的結(jié)果。已發(fā)現(xiàn)SYNTAX計分在評估患者的冠狀動脈脈管系統(tǒng)中的疾病的復雜性和 程度以及識別最合適介入（例如，PCI還是CABG)方面非常有效。SYNTAX計分系統(tǒng)的實施 方案在http://www. syntaxscore. com/中進行，包括計分指南、血管段定義和計分計算器， 其全部公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。
[0009] SYNTAX計分盡管具有顯著益處，但傳統(tǒng)上它是侵入性技術(shù)，因為它基于血管造影 片執(zhí)行。此外，SYNTAX計分可以是非常耗時的過程，因為它需要心臟病專家手動/視覺上評 估血管造影片，回答很長的一系列問題，并基于每個答案分配計分。另外，SYNTAX計分的結(jié) 果是依賴心臟病專家的并且基于不同心臟病專家感知血管造影片影像和/或?qū)ρ茉煊?片影像計分的方式的不同而稍微變化。為此，SYNTAX計分有時由幾個心臟病專家（例如， 三人小組）來執(zhí)行，以產(chǎn)生平均SYNTAX計分。然而，這樣的治療方案進一步增加產(chǎn)生可用 的SYNTAX計分的工時。最后，傳統(tǒng)的SYNTAX計分通常基于患者的整個冠狀動脈脈管系統(tǒng) 來執(zhí)行，而不考慮被識別的病變的任何計算的功能結(jié)果。例如，心臟病專家可能在SYNTAX 計分中包括針對并不負面地影響下游FFR的病變的罰分。
[0010] 因此，需要用于非侵入性地評定冠狀動脈解剖構(gòu)造、冠狀動脈疾病、心肌灌注和冠 狀動脈血流的系統(tǒng)和方法。另外，需要非侵入性地評估患者的冠狀動脈脈管系統(tǒng)中的疾病 的復雜性和程度以及識別最合適介入（例如，PCI還是CABG)。另外，需要通過基于非侵入 性地獲得患者特定數(shù)據(jù)來自動執(zhí)行數(shù)字評估來評估患者的冠狀動脈脈管系統(tǒng)中的疾病的 復雜性和程度。還需要在執(zhí)行患者的冠狀動脈脈管系統(tǒng)的數(shù)字評估時（例如）基于非侵入 性FFR計算體現(xiàn)病變的功能影響的系統(tǒng)和方法。
[0011] 上文的一般描述和下文的詳細描述只是示例性的和解釋性的并且不限制本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 根據(jù)一個實施方案，公開一種用于為患者提供心血管計分的方法。所述方法包括： 使用至少一個計算機系統(tǒng)來接收關(guān)于所述患者的多個冠狀動脈的幾何形狀的患者特定數(shù) 據(jù)；和使用至少一個計算機系統(tǒng)來基于所述患者特定數(shù)據(jù)來產(chǎn)生表示所述多個冠狀動脈的 至少部分的三維模型。所述方法還包括使用至少一個計算機系統(tǒng)來評估由所述模型表示的 冠狀動脈中的至少一些的多個特征；和使用至少一個計算機系統(tǒng)來基于所述多個特征的評 估來產(chǎn)生所述心血管計分。
[0013] 根據(jù)另一個實施方案，公開一種用于為患者產(chǎn)生心血管計分的計算機實施方法。 所述方法包括：接收關(guān)于所述患者的多個冠狀動脈的幾何形狀的患者特定數(shù)據(jù)；和基于所 述患者特定數(shù)據(jù)來產(chǎn)生表示所述多個冠狀動脈的至少部分的模型。所述方法進一步包括： 評估由所述三維模型表示的所述冠狀動脈中的至少部分的多個特征；基于所述多個特征中 的每一個的評估來為所述多個特征分配數(shù)值；以及根據(jù)所述評定的數(shù)值來產(chǎn)生所述心血管 計分。
[0014] 根據(jù)另一個實施方案，公開一種用于為患者提供心血管計分的方法。所述方法包 括：使用至