確定造影劑使用參數的方法、裝置以及成像設備制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種確定造影劑使用參數的方法、裝置以及成像設備。所述方法包括以下步驟：獲取一系列脈管系統的圖像數據集合；根據獲取的圖像數據集合重建脈管系統的三維體積模型；在重建的三維體積模型中選擇感興趣區域以及與該感興趣區域對應的造影劑的輸入部位和輸出部位；對于選擇的輸入部位確定流動邊界條件，并且對于選擇的輸出部位確定跟蹤自由邊界條件；將在輸入部位處的造影劑使用參數設置為預定值；根據確定的流動邊界條件、跟蹤自由邊界條件以及設置的造影劑使用參數，對感興趣區域的血液流動和造影劑傳送執行計算流體動力學仿真；以及輸出感興趣區域的仿真結果。

【技術實現步驟摘要】
確定造影劑使用參數的方法、裝置以及成像設備
本申請涉及醫療設備，更具體地，涉及一種確定造影劑使用參數的方法、一種確定造影劑使用參數的裝置以及一種成像設備。
技術介紹
目前，數字減影血管造影（DSA）被認為是用于診斷和治療神經和血管疾病的金標準。通過將一定量的放射不透明造影劑（CA）注入病人動脈，允許醫生看到血液如何流過血管，并且識別脈管縮窄、動脈瘤等。然而，由于過量的造影劑本身對于病人具有一定的副作用，因此，在介入過程期間，對于每個個體病人實現優化的CA注射方案仍然是一個挑戰。首先，每個病人的血管具有其自身的幾何特性。即使在解剖學上對應的脈管部分，在各個病人之間具體的結構信息也不同。其次，每個病人具有特定的血流特性，如平均流速和脈動。因為可以認為CA在血管中通過血流被動地運送，所以這些因素可能對CA的分布產生影響，這接著又反映在DSA圖像上。另一方面，病態區域可能遠離注射點，使得血液和CA由于復雜的顱內脈管結構而受到分隔。這可能導致CA和血液沒有充分混合。因此，到達病態區域的實際CA量可能被大大地稀釋。此外，高血液流速和大的血管直徑可能導致不均勻的CA分布。因此，從DSA圖像可能沒有適當地和精確地示出實際的脈管形態。另一方面，盡管低流速、小的血管直徑和病態區域和注射點之間的短距離可以導致感興趣的脈管的完全不透明，但是使用的CA可能已經超過實際需要的實際量。此外，CA過量的情況還對病人產生副作用。因此，在病人需要使用DSA等來進行診斷和治療時，需要對使用的CA量進行控制，以便能夠從DSA圖像獲得正確的臨床評估和治療決定，并且減少CA對病人的副作用。傳統上，臨床醫生在操作前確定注射點。此后，通常將導管通過股動脈或肱動脈置入血管中，并且在X射線引導下，逐漸地移動到檢查動脈。此外，注射的CA量通常設置為固定值，或者僅僅根據注射點（即，椎動脈、頸動脈和主動脈等）來分類，典型地為8ml、10ml和30ml。然而，現有技術中沒有考慮各個病人之間的脈管幾何形狀和血液流動的個體差異。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提出了一種確定造影劑使用參數的方法，以能夠針對不同的病人個體適當地和精確地確定造影劑使用參數，從而能夠在DSA圖像中正確地顯示脈管結構，并且減少CA對病人的副作用。本專利技術還欲提出一種確定造影劑使用參數的裝置，以能夠針對不同的病人個體適當地和精確地確定造影劑使用參數，從而能夠在DSA圖像中正確地顯示脈管結構，并且減少CA對病人的副作用。本專利技術還欲提出一種包括上述確定造影劑使用參數的裝置的成像設備。根據本專利技術的一個實施例，提供了一種確定造影劑使用參數的方法，包括以下步驟：a.獲取一系列脈管系統的圖像數據集合；b.根據獲取的圖像數據集合重建脈管系統的三維體積模型；c.在重建的三維體積模型中選擇感興趣區域以及與該感興趣區域對應的造影劑的輸入部位和輸出部位；d.對于選擇的輸入部位確定流動邊界條件，并且對于選擇的輸出部位確定跟蹤自由邊界條件；e.將在輸入部位處的造影劑使用參數設置為預定值；f.根據確定的流動邊界條件、跟蹤自由邊界條件以及設置的造影劑使用參數，對感興趣區域的血液流動和造影劑傳送執行計算流體動力學仿真；g.輸出感興趣區域的仿真結果。根據該實施例，醫生可以從重建的脈管系統的三維模型中選擇感興趣區域（例如包含疑似病灶的區域），并且設置與該感興趣區域對應的輸入部位和輸出部位，對輸入部位確定流動邊界條件，對輸出部位確定邊界跟蹤條件，并且將造影劑的使用參數設置為初始默認值（例如，通常使用的固定值或者與該部位對應的經驗值）。然后，利用這些設置的初始條件對感興趣區域的血液流動和造影劑傳送執行計算流體動力學（CFD）仿真。然后，可以輸出感興趣區域的仿真結果，例如病灶區域的造影劑的濃度等。由此，醫生可以根據感興趣區域的仿真結果，直接地判斷造影劑的濃度是否適當。優選地，所述方法還包括：h.判斷感興趣區域的仿真結果是否滿足輸出條件；i.當仿真結果不滿足輸出條件時，修改在輸入部位處的造影劑使用參數的預定值，并返回步驟f；j.當仿真結果滿足輸出條件時，輸出指示當前的造影劑使用參數的指示信息。根據另一實施例，該方法還根據預設條件，自動判斷仿真結果是否滿足輸出條件，例如，判斷經過預定時間段之后，感興趣區域中的造影劑濃度是否達到預定濃度范圍。如果仿真結果不滿足輸出條件，則自動地修改在輸入部位處的造影劑使用參數的預定值，并且再次執行CFD仿真計算，直到仿真結果滿足輸出條件。當仿真結果滿足輸出條件時，可以輸出指示當前的造影劑使用參數的指示信息。該實施例的優點是能夠針對每個病人的脈管系統的幾何形狀和血液流動的特點，計算符合該病人的特點的造影劑使用參數，從而能夠在DSA圖像中正確地顯示脈管結構，并且減少CA對病人的副作用。根據該實施例，不需要醫生的介入，而是可以根據預設的輸出條件，自動判斷感興趣區域的仿真結果是否滿足預設的輸出條件，自動地判斷造影劑的濃度是否適當。優選地，使用CT系統、MR系統、超聲波系統、3D熒光透視系統以及PET系統中的至少一個獲取一系列脈管系統的圖像數據集合。也就是說，可以通過各種成像系統來對病人進行成像，以便獲取脈管系統的圖像數據集合。優選地，基于沿著選擇的輸入部位處的脈管中心線的容積流體估計，確定選擇的輸入部位處的流動邊界條件，所述流動邊界條件包括選擇的輸入部位處的壓力、血流速度和/或血流量。也就是說，在進行CFD仿真計算之前，需要測試病人的選擇的輸入部位處的壓力、血流速度和/或血流量，從而可以精確地確定病人的血液流動的特點，以便獲得更好的仿真結果。優選地，所述對于選擇的輸出部位確定跟蹤自由邊界條件包括：將輸出部位處的流體壓力值和流體速度梯度設置為固定值。優選地，所述造影劑使用參數包括以下的至少一個：造影劑的濃度、造影劑的注射速度和造影劑的注射持續時間。也就是說，可以通過控制造影劑的濃度、造影劑的注射速度和造影劑的注射持續時間的一個或多個，在DSA圖像中正確地顯示脈管結構，并且減少CA對病人的副作用。優選地，如果經過預定時間段之后感興趣區域中的造影劑濃度沒有達到預定濃度范圍，則增加所述造影劑的濃度，或者如果經過預定時間段之后感興趣區域中的造影劑濃度超過預定濃度范圍，則減少所述造影劑的濃度。也就是說，可以根據仿真結果調整輸入部位處輸入的造影劑濃度，從而通過仿真確定最佳的造影劑濃度。優選地，如果經過預定時間段之后感興趣區域中的造影劑濃度沒有達到預定濃度范圍，則增加所述造影劑的注射速度，或者如果經過預定時間段之后感興趣區域中的造影劑濃度超過預定濃度范圍，則降低所述造影劑的注射速度。也就是說，可以根據仿真結果調整輸入部位處輸入的造影劑的注射速度，從而通過仿真確定最佳的造影劑的注射速度。優選地，如果經過預定時間段之后感興趣區域中的造影劑濃度沒有達到預定濃度范圍，則增加所述造影劑的注射持續時間，或者如果經過預定時間段之后感興趣區域中的造影劑濃度超過預定濃度范圍，則減少所述造影劑的注射持續時間。也就是說，可以根據仿真結果調整輸入部位處輸入的造影劑的注射持續時間，從而通過仿真確定最佳的造影劑的注射持續時間。根據本專利技術的另一實施例，提供了一種確定造影劑使用參數的裝置，包括：一個獲取單元，配置為獲取一系列脈管系統的圖像數據集合；一個本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種確定造影劑使用參數的方法，包括以下步驟：獲取一系列脈管系統的圖像數據集合；根據獲取的圖像數據集合，重建脈管系統的三維體積模型；在三維體積模型中選擇感興趣區域以及與該感興趣區域對應的造影劑的輸入部位和輸出部位；對于輸入部位確定流動邊界條件，并且對于輸出部位確定跟蹤自由邊界條件，以及將在輸入部位處的造影劑使用參數設置為預定值；根據確定的流動邊界條件、跟蹤自由邊界條件以及設置的造影劑使用參數，對感興趣區域的血液流動和造影劑傳送執行計算流體動力學仿真；以及輸出感興趣區域的仿真結果。

【技術特征摘要】
1.一種確定造影劑使用參數的方法，包括以下步驟：獲取一系列脈管系統的圖像數據集合；根據獲取的圖像數據集合，重建脈管系統的三維體積模型；在三維體積模型中選擇感興趣區域以及與該感興趣區域對應的造影劑的輸入部位和輸出部位；對于輸入部位確定流動邊界條件，并且對于輸出部位確定跟蹤自由邊界條件，以及將在輸入部位處的造影劑使用參數設置為預定值；根據確定的流動邊界條件、跟蹤自由邊界條件以及設置的造影劑使用參數，對感興趣區域的血液流動和造影劑傳送執行計算流體動力學仿真；以及輸出感興趣區域的仿真結果；所述方法還包括：判斷感興趣區域的仿真結果是否滿足輸出條件；當仿真結果不滿足輸出條件時，修改在輸入部位處的造影劑使用參數的預定值，并執行計算流體動力學仿真以及后續步驟；當仿真結果滿足輸出條件時，輸出指示當前的造影劑使用參數的指示信息。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，使用CT系統、MR系統、超聲波系統、3D熒光透視系統以及PET系統中的至少一個獲取一系列脈管系統的圖像數據集合。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對于輸入部位確定流動邊界條件包括：基于沿著該輸入部位處的脈管中心線的容積流體估計，確定輸入部位處的流動邊界條件，所述流動邊界條件包括輸入部位處的壓力、血流速度和/或血流量；和/或，所述對于輸出部位確定跟蹤自由邊界條件包括：將輸出部位處的流體壓力值和流體速度梯度設置為固定值。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述造影劑使用參數包括以下的至少一個：造影劑的濃度、造影劑的注射速度和造影劑的注射持續時間。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定感興趣區域的仿真結果是否滿足輸出條件包括：經過預定時間段之后，確定感興趣區域中的造影劑濃度是否達到預定濃度范圍。6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述修改在輸入部位處的造影劑使用參數的預定值包括：如果經過預定時間段之后感興趣區域中的造影劑濃度沒有達到預定濃度范圍，則增加所述造影劑的濃度...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫琦，韓靜峰，
申請(專利權)人：西門子中國有限公司，
類型：發明
國別省市：