一种个性化冠状动脉搭桥术的血流动力学快速规划方法.pdf

1、10申请公布号CN104116563A43申请公布日20141029CN104116563A21申请号201410312382122申请日20140702A61B19/0020060171申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号72发明人刘有军赵夕王文馨李兰兰74专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人沈波54发明名称一种个性化冠状动脉搭桥术的血流动力学快速规划方法57摘要本发明涉及一种个性化冠状动脉搭桥术的血流动力学快速规划方法。所述方法依据患者信息建立个性化冠状动脉集中参数模型，计算反映冠状动脉功能性病变的冠状动脉血流储备分数，结合解剖学病变程度SY

2、NTAX评分，进行手术适应证的评价，以此作为选择冠状动脉搭桥术策略的综合评价依据。在适应前提下选择搭桥方案，包括搭桥血管支数、搭桥位置、移植管类型等。计算个性化的集中参数模型，得到术后冠状动脉流量、压力变化及术后桥血管参数。根据平均壁面切应力、壁面切应力震荡指数及竞争流程度，分析方案移植管远期通透性。比较不同搭桥方案的移植管远期通透性，得到最佳的搭桥方案。本发明解决了现有方法中存在的有创、不直接、耗时长等问题。51INTCL权利要求书3页说明书5页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书5页附图4页10申请公布号CN104116563ACN104116563

3、A1/3页21一种个性化冠状动脉搭桥术的血流动力学快速规划方法，其特征在于包括以下步骤步骤1，根据患者冠脉造影图及患者生理参数，获得所需的基本信息，包括年龄、性别、心率、血压、冠状动脉狭窄位置、狭窄度，这些基本信息会对患者的术前预测产生重要的影响；步骤2，根据上一步得到的信息，建立患者术前的个性化的心血管系统集中参数模型；步骤3，进行冠状动脉病变解剖学评价，即SYNTAX评分；步骤4，列出患者个性化术前集中参数模型的微分方程并求出数值解，进而求得狭窄部位的冠状动脉血流储备分数FFR；步骤5，根据步骤3、4的评分和FFR计算，判断搭桥手术适应证；步骤6，选择搭桥方案，包括搭桥血管支数、搭桥位置、

4、移植管类型；建立不同的搭桥方式的术后集中参数模型；然后计算该个性化的集中参数模型，得到术后的冠状动脉流量、压力的变化，及术后桥血管的参数；步骤7，计算平均壁面切应力、壁面切应力震荡指数和竞争流强度，然后分析该方案的移植管远期通透性；步骤8，比较不同搭桥手术方案的移植管远期通透性，评价移植管流量是否满足正常的供血需求，从而确定优化搭桥手术方案。2根据权利要求1所述的一种个性化冠状动脉搭桥术的血流动力学快速规划方法，其特征在于，所述步骤2建立个性化心血管系统集中参数模型的方法如下1基于血管网络和电路之间的相似性，将血管系统简化为集中参数模型；进行电压血流压力、电流血流流量、电阻血管阻力、电容血管弹

5、性等效，用随时间变化的时变电容表示心室；集中参数模型遵循KIRCHHOFF定律，以微分代数方程组表示；血管与电路之间的比拟关系为式中，R、L、C分别为电阻、电感和电容；、为血液密度和粘度；L、A、R、H分别为血管长度、截面积、半径和壁厚；E为血管弹性模量；2建立个性化的不同手术方案集中参数模型；建立心血管系统的集中参数模型，重点是详细的左冠优势型和右冠优势型冠状动脉集中参数模型，包括临床可能搭桥的各个桥支路；根据患者冠状动脉造影图像，确定冠状动脉分支类型、粗细，以及不同狭窄位置、不同狭窄程度的信息，结合患者的生理参数，如左心室容积压力曲线、心律、身高、体重、性别、年龄，将集中参数模型个性化。3

6、根据权利要求1所述的一种个性化冠状动脉搭桥术的血流动力学快速规划方法，其特征在于，所述步骤3进行SYNTAX评分的方法如下1根据冠状动脉造影结果，采用冠状动脉树16段法，结合冠状动脉分布优势类型、病变部位、狭窄程度、病变数目及病变的具体特征，对直径15MM、狭窄程度50的病变进行综合分析，最终得到一个评分；2引入权重因子的概念，每段均有与本身部位匹配的权重因子，该部位出现狭窄时，则记录该部位的权重；观测所有出现冠状动脉狭窄的部位，并把各个部位的权重累积起来，权利要求书CN104116563A2/3页3得到该病人的SYNTAX评分。4根据权利要求1所述的一种个性化冠状动脉搭桥术的血流动力学快速规

7、划方法，其特征在于，所述步骤4求解狭窄部位FFR数值的方法如下冠状动脉血流储备分数FFR是目前广泛应用的确定心肌功能性缺血的指标，定义为狭窄冠状动脉支配区域心肌最大血流量与同一支冠状动脉无狭窄处心肌最大血流量的比值，最终化简为式中，PA和PD分别为由临床测得狭窄前、后的冠状动脉压力。5根据权利要求1所述的一种个性化冠状动脉搭桥术的血流动力学快速规划方法，其特征在于，所述步骤5判断冠状动脉搭桥手术适应证的方法如下1如果SYNTAX评分低于22分，且FFR08，不适应，说明无需介入干预，提示选择其他治疗；如果SYNTAX评分高于33分，且FFR08，不适应，说明无需介入干预，提示选择其他治疗；如果

8、SYNTAX评分高于33分，且FFR075，适应，说明心肌缺血，提示该病变具有临床干预意义即手术适应证，重新选择搭桥支数、搭桥位置、移植管类型等。00452结合FFR和SYNTAX评分，综合评价冠状动脉功能，建立冠状动脉搭桥手术适应证的综合判据。对手术适应证确定搭桥方案，包括搭桥支数、搭桥位置、移植管类型。0046所述步骤6选择搭桥方案的方法如下0047根据患者的狭窄情况，结合SYNTAX评分来选择不同搭桥手术方案，包括搭桥血管支数、搭桥位置、移植管类型等。搭桥血管支数可为单只搭桥、双支搭桥以及多支搭桥。根据患者的狭窄位置及严重情况，搭桥位置的选择有主动脉隐静脉对角支左回旋支；主动脉隐静脉对角

9、支钝缘支左回旋支；主动脉隐静脉右冠状动脉；主动脉隐静脉后降支；主动脉隐静脉后降支后侧支；主动脉隐静脉后降支后侧支左回旋支；主动脉隐静脉钝缘支左回旋支后侧支后降支；主动脉隐静脉钝缘支左回旋支后降支。移植管类型可为乳内动脉或大隐静脉。0048所述步骤7确定优化搭桥手术方案的方法包括以下步骤00491计算壁面切应力评价指标TAWSS，公式如下00500051式中，为某一时刻的壁面切应力；T为一个心动周期的时间。00522计算壁面切应力震荡剪切指数OSI，公式如下00530054OSI为无量纲数，OSI的取值范围为005，当OSI数值为0时表示血液为完全单向流动；OSI数值为05时表示血液正处在对外总

10、流量为0的振荡剪切流动中。高振荡剪切系数OSI区域易导致动脉内膜增生和动脉粥样硬化。00553评价竞争流程度。0056采用模拟夹闭狭窄冠状动脉的状态，观察移植管流量与波形变化以判断竞争流的存在与强度。如果夹闭后移植管流量有明显的增加，表明存在竞争流现象，移植管的远期通透性可能得不到保证，需要采取手术补救措施；如果夹闭后移植管流量增加不明显，表明不存在竞争流现象，移植管的远期通透性可得到保证，手术达到预期效果。0057计算竞争流评价指标RC，公式如下说明书CN104116563A5/5页900580059其中，RC为竞争流程度，FM代表夹闭前的移植管流量，FM代表夹闭后的移植管流量，FM和FM均

11、可由集中参数模型的数据计算得出。RC为无量纲数，它的取值范围为0010，当RC数值为00时表示没有竞争流现象；RC数值为10时表示搭桥管不通，冠脉总灌注量全部由主干流量供应；RC越大代表竞争流程度越大。较高的竞争流程度容易导致搭桥管的失效。00604预测移植管远期通透性0061根据壁面切应力、避免切应力震荡剪切指数以及竞争流程度，来预测移植管远期通透性。评价移植管远期通透性的公式为00620063其中，PAT为移植管远期通透性优良的指标。PAT为无量纲数，它的取值范围为0030。0064当0PAT1时，移植管远期通透性通常较好。0065当1PAT2时，移植管远期通透性通常一般。0066当2PAT3时，移植管远期通透性通常较差。说明书CN104116563A1/4页10图1说明书附图CN104116563A102/4页11图2说明书附图CN104116563A113/4页12图3说明书附图CN104116563A124/4页13图4说明书附图CN104116563A13