用于提供來自患者特異性血流模型的信息的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】實(shí)施方案包括一種用于提供患者的血流信息的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其包括觸摸屏。所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可被配置來基于患者特異性數(shù)據(jù)在所述觸摸屏上顯示表示所述患者的解剖結(jié)構(gòu)的至少一部分的三維模型。所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也可被配置來接收與所述觸摸屏上由用戶控制的至少一個(gè)指向物體指示的第一位置有關(guān)的第一輸入，并且所述觸摸屏上的所述第一位置可指示所顯示的三維模型上的第一位置。所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還可被配置來在所述觸摸屏上顯示第一信息，并且所述第一信息可指示所述第一位置處的血流特征。
【專利說明】用于提供來自患者特異性血流模型的信息的方法和系統(tǒng)
[0001] 相關(guān)申請
[0002] 本申請要求2012年5月14日提交的美國專利申請第13/470, 802號的優(yōu)先權(quán)的 權(quán)利，所述申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 實(shí)施方案包括用于使用流體流的模型的方法和系統(tǒng)，且更具體而言是用于提供來 自患者特異性血流模型的信息的方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0004] 冠狀動脈疾病可在向心臟提供血液的血管中產(chǎn)生冠狀病變，諸如狹窄（血管異常 變窄）。因此，流向心臟的血流可能受到限制?；加泄跔顒用}疾病的患者可在身體勞累期間 經(jīng)歷胸痛，稱為慢性穩(wěn)定型心絞痛，或當(dāng)患者休息時(shí)經(jīng)歷不穩(wěn)定型心絞痛。較嚴(yán)重的疾病表 現(xiàn)可引起心肌梗塞或心臟病發(fā)作。
[0005] 可對患有胸痛和/或表現(xiàn)出冠狀動脈疾病癥狀的患者進(jìn)行可提供與冠狀病變有 關(guān)的一些間接證據(jù)的一種或多種試驗(yàn)。例如，非侵入性試驗(yàn)可包括心電圖、從血液試驗(yàn)進(jìn)行 的生物標(biāo)記評估、活動平板運(yùn)動試驗(yàn)、超聲心動圖、單正電子發(fā)射計(jì)算斷層攝影術(shù)（SPECT) 和正電子發(fā)射斷層攝影術(shù)（PET)。非侵入性試驗(yàn)可通過尋找心臟電活動（例如，使用心電圖 (ECG))、心肌運(yùn)動（例如，使用負(fù)荷超聲心動圖）、心肌灌注（例如，使用PET或SPECT)的變 化或代謝變化（例如，使用生物標(biāo)記）來提供冠狀病變的間接證據(jù)。然而，這些非侵入性試 驗(yàn)不能預(yù)測干預(yù)的結(jié)果。
[0006] 例如，解剖數(shù)據(jù)可使用冠狀動脈計(jì)算斷層攝影血管造影術(shù)（CCTA)非侵入性地獲 得。CCTA可用于對患有胸痛的患者進(jìn)行成像，并且涉及使用計(jì)算斷層攝影（CT)技術(shù)以在靜 脈輸注造影劑之后對心臟和冠狀動脈進(jìn)行成像。然而，CCTA無法提供關(guān)于冠狀動脈官能上 顯著的病變（例如，病變是否影響血流）的直接信息。此外，因?yàn)镃CTA純粹是一種診斷性 試驗(yàn)，所以它不能預(yù)測干預(yù)的結(jié)果。
[0007] 還可對患者執(zhí)行侵入性試驗(yàn)。例如，診斷性心導(dǎo)管插入術(shù)可包括執(zhí)行常規(guī)冠狀動 脈造影術(shù)（CCA)以通過對醫(yī)生提供動脈的大小和形狀的圖像而收集關(guān)于冠狀病變的解剖 數(shù)據(jù)。然而，CCA也不能預(yù)測干預(yù)的結(jié)果。
[0008] 因此，需要一種預(yù)測冠狀動脈血流的醫(yī)藥治療、干預(yù)治療和手術(shù)治療的結(jié)果的方 法。
[0009] 應(yīng)理解，前述一般描述和以下詳細(xì)描述都僅為示例性和解釋性的，且并非限制本 公開。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 根據(jù)實(shí)施方案，一種用于提供患者的血流信息的系統(tǒng)可包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)，其包括觸摸屏。所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可被配置來基于患者特異性數(shù)據(jù)在觸摸屏上 顯示表示患者的解剖結(jié)構(gòu)的至少一部分的三維模型。所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還可被配置 來接收與觸摸屏上由用戶控制的至少一個(gè)指向物體指示的第一位置有關(guān)的第一輸入，并且 觸摸屏上的第一位置可指示所顯示的三維模型上的第一位置。所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可 被進(jìn)一步配置來在觸摸屏上顯示第一信息，并且第一信息可指示第一位置處的血流特征。 [0011] 根據(jù)另一實(shí)施方案，一種用于使用包括觸摸屏的至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來提供患者 特異性血流信息的方法可包括：基于患者特異性數(shù)據(jù)在觸摸屏上顯示三維模型。所述三維 模型可表示患者的解剖結(jié)構(gòu)的至少一部分。所述方法還可包括接收與觸摸屏上由用戶控制 的至少一個(gè)指向物體指示的第一位置有關(guān)的第一輸入，并且觸摸屏上的第一位置可指示所 顯示的三維模型中的第一位置。所述方法還可包括在觸摸屏上顯示第一信息，并且第一信 息可指示三維模型中由第一輸入指示的第一位置處的血流特征。所述方法可進(jìn)一步包括接 收指示三維模型的修改的第二輸入，以及基于三維模型的修改來確定關(guān)于解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的血 流特征的第二信息。
[0012] 根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方案，一種在至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上使用的非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可 讀介質(zhì)可包含用于執(zhí)行一種用于提供患者特異性血流信息的方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行編程指 令。所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可包括觸摸屏，以及所述方法可包括基于患者特異性數(shù)據(jù)顯 示表示患者的解剖結(jié)構(gòu)的至少一部分的三維模型，且接收與觸摸屏上由用戶控制的至少一 個(gè)指向物體指示的第一位置有關(guān)的第一輸入。所述第一輸入可指示放置在解剖結(jié)構(gòu)中的支 架的位置。所述方法還可包括在觸摸屏上顯示三維模型上的支架，且基于三維模型的修改 來確定關(guān)于三維模型中的多個(gè)位置處的血流特征的第二信息，所述三維模型的修改反映支 架在第一輸入中指示的位置處的放置。
[0013] 額外的實(shí)施方案和優(yōu)點(diǎn)將會在以下描述中部分地闡述，并且部分將是從該描述顯 而易見的，或可通過實(shí)踐本公開來得知。借助于下文特別指出的要素和組合，將可以實(shí)現(xiàn)和 獲得實(shí)施方案和優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 并入且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖圖示了若干實(shí)施方案并與描述一起用來解 釋本公開的原理。
[0015] 圖1是根據(jù)實(shí)施方案的用于提供與特定患者中的血流有關(guān)的各種信息的系統(tǒng)的 示意圖；
[0016] 圖2是示出根據(jù)實(shí)施方案的表示患者的主動脈的一部分和源自患者主動脈的多 個(gè)冠狀動脈的三維模型內(nèi)的計(jì)算的血流儲備分?jǐn)?shù)（FFR)的圖像；
[0017] 圖3是示出根據(jù)實(shí)施方案的表示患者主動脈的一部分和源自患者主動脈的多個(gè) 冠狀動脈的三維模型內(nèi)的計(jì)算的壓力梯度的圖像；
[0018] 圖4是示出根據(jù)實(shí)施方案的表示患者主動脈的一部分和源自患者主動脈的多個(gè) 冠狀動脈以及放置在冠狀動脈中的支架的三維模型內(nèi)的計(jì)算的FFR的圖像；
[0019] 圖5是示出根據(jù)實(shí)施方案的表示患者主動脈的一部分和源自患者主動脈的多個(gè) 冠狀動脈以及放置在冠狀動脈中的多個(gè)支架的三維模型的圖像；和
[0020] 圖6是示出根據(jù)實(shí)施方案的分屏幕的圖像，其中圖4的模型和支架在一個(gè)屏幕部 分中，且基于支架的放置修改的三維模型在另一屏幕部分中。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 現(xiàn)將詳細(xì)參考示例性實(shí)施方案，其實(shí)例在附圖中圖示。只要可能，相同的附圖標(biāo)記 將貫穿附圖用來指相同或類似的部分。
[0022] 在示例性實(shí)施方案中，方法和系統(tǒng)使用從患者檢索到的信息來確定與特定患者中 的血流有關(guān)的各種信息。所確定的信息可涉及患者冠狀動脈血管結(jié)構(gòu)中的血流。替代地，所 確定的信息可涉及患者血管結(jié)構(gòu)（諸如，頸動脈、末梢區(qū)域、腹部、腎臟和大腦的血管結(jié)構(gòu)） 的其它區(qū)域中的血流。
[0023] 冠狀動脈血管結(jié)構(gòu)包括在從大動脈到小動脈、毛細(xì)血管、小靜脈、靜脈等的范圍內(nèi) 的復(fù)雜血管網(wǎng)絡(luò)。冠狀動脈血管結(jié)構(gòu)使血液循環(huán)到心臟并在心臟內(nèi)循環(huán)，并且包括主動脈 2(圖2)，其向多條主要冠狀動脈4(圖2)(例如，左前降支（LAD)動脈、左旋支（LCX)動脈、 右冠狀（RCA)動脈等）供血，其還可分成動脈的分支，或主動脈2和主要冠狀動脈4下游的 其它類型血管的分支。因此，示例性方法和系統(tǒng)可確定與主動脈、主要冠狀動脈和/或主要 冠狀動脈下游的其它冠狀動脈或血管內(nèi)的血流有關(guān)的各種信息。盡管在下文討論主動脈和 冠狀動脈（和由此延伸的分支），但是所公開的方法和系統(tǒng)也可應(yīng)用于其它類型的血管。
[0024] 在示例性實(shí)施方案中，通過所公開的方法和系統(tǒng)確定的信息可包括但不限于主動 脈、主要冠狀動脈、和/或主要冠狀動脈下游的其它冠狀動脈或血管中各個(gè)位置處的各種 血流特征或參數(shù)，諸如血液流速、壓力梯度、壓力（或其比率）、流率和血流儲備分?jǐn)?shù)（FFR)。 這個(gè)信息可用來確定病變是否在官能上是顯著的和/或是否要治療病變，和/或用來預(yù)測 各種治療方案的結(jié)果。這個(gè)信息可使用非侵入性地從患者獲得的信息來確定。因此，可在 沒有與侵入性手術(shù)相關(guān)的成本和風(fēng)險(xiǎn)的情況下做出是否要治療病變的決定。
[0025] 圖1示出根據(jù)實(shí)施方案的用于提供與特定患者的冠狀動脈血流有關(guān)的各種信息 的系統(tǒng)的方面。在例如標(biāo)題為"MethodAndSystemForPatient-SpecificModelingOf BloodFlow"的美國專利申請公開第2012/0041739號中公開了與用于確定特定患者的血流 信息的方法和系統(tǒng)的各種實(shí)施方案有關(guān)的額外細(xì)節(jié)，所述專利申請公開全部以引用的方式 并入本文。
[0026] 可獲得患者特異性解剖數(shù)據(jù)10,諸如關(guān)于患者心臟的幾何形狀的數(shù)據(jù)，所述心臟 例如是患者主動脈的至少一部分、與主動脈連接的主要冠狀動脈（和由此延伸的分支）的 近端部分，以及心肌?；颊咛禺愋越馄蕯?shù)據(jù)10可非侵入性地，例如使用非侵入性成像方法 獲得。例如，CCTA是一種成像方法，其中用戶可操作計(jì)算機(jī)斷層攝影（CT)掃描儀來觀察并 創(chuàng)建結(jié)構(gòu)（例如，心肌、主動脈、主要冠狀動脈和與其連接的其它血管）的圖像。替代地， 其它非侵入性成像方法，諸如磁共振成像（MRI)或超聲波（US)，或侵入性成像方法，諸如數(shù) 字減影血管造影（DSA)可用來產(chǎn)生患者的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的圖像。所得的成像數(shù)據(jù)（例如，由 CCTA、MRI等提供）可由第三方供應(yīng)者，諸如由放射學(xué)實(shí)驗(yàn)室或心臟病專家，由患者的醫(yī)生 等提供。其它患者特異性解剖數(shù)據(jù)10還可以非侵入性地從患者確定，例如，患者肱動脈中 的血壓（例如，使用壓力環(huán)帶），諸如最大（收縮）壓力和最小（舒張）壓力。
[0027] 可使用患者特異性解剖數(shù)據(jù)10來創(chuàng)建患者解剖結(jié)構(gòu)的三維模型12 (圖2和圖3)。 在實(shí)施方案中，由模型12表示的患者解剖結(jié)構(gòu)的部分可包括主動脈2的至少一部分，和連 接到主動脈2的主要冠狀動脈4(和由此延伸或產(chǎn)生的分支）的近端部分。三維模型12還 可包括患者解剖結(jié)構(gòu)的其它部分，諸如左心室和/或右心室，冠狀動脈4和/或分支內(nèi)的鈣 質(zhì)和/或血小板，連接到和/或環(huán)繞冠狀動脈4和/或分支的其它組織等。
[0028] 例如，可從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)出與冠狀動脈血流有關(guān)的各種生理學(xué)規(guī)律或關(guān)系20。使 用模型12和所推導(dǎo)出的生理學(xué)規(guī)律20,可確定與冠狀動脈血流有關(guān)的多個(gè)等式30。例如， 可使用任何數(shù)值法，例如有限差分法、有限體積法、光譜法、晶格玻爾茲曼法、基于顆粒的方 法、水平集方法、有限元法等來確定和求解等式30?？蓪Φ仁?0求解以確定與由模型12表 示的解剖結(jié)構(gòu)中的各個(gè)點(diǎn)的患者解剖結(jié)構(gòu)中的冠狀動脈血流有關(guān)的信息（例如，壓力、壓 力梯度、FFR等）。
[0029] 在實(shí)施方案中，可準(zhǔn)備模型12以用于分析，并且可確定邊界條件。例如，模型12 可被修整并且離散化成體積網(wǎng)格，例如有限元網(wǎng)格或有限體積網(wǎng)格。體積網(wǎng)格可用來生成 等式30。
[0030] 邊界條件可使用生理學(xué)規(guī)律20來確定，并且并入等式30中。邊界條件可提供關(guān) 于模型12在其邊界處的信息，例如流入邊界、流出邊界、血管壁邊界等。流入邊界可包括流 被引導(dǎo)到三維模型的解剖結(jié)構(gòu)中所經(jīng)過的邊界，諸如接近主動脈根部的主動脈的末端。通 過將心臟模型和/或集中參數(shù)模型耦合到邊界等，各個(gè)流入邊界可例如用速度、流率、壓力 或其它特征的指定值或值域被賦值。流出邊界可包括流被向外引導(dǎo)出三維模型的解剖結(jié)構(gòu) 所經(jīng)過的邊界，諸如在接近主動脈弓的主動脈末端，以及主要冠狀動脈和由此延伸的分支 的下游末端。可例如通過耦合集中參數(shù)或分布式（例如，一維波傳播）模型來對各個(gè)流出 邊界賦值。流入和/或流出邊界條件的指定值可通過非侵入性地測量患者的生理學(xué)特征來 確定，患者的生理學(xué)特征諸如但不限于心輸出量（來自心臟的血流體積）、血壓、心肌質(zhì)量 等。血管壁邊界可包括模型12的主動脈、主要冠狀動脈和/或其它冠狀動脈或血管的實(shí)體 邊界。
[0031] 等式30可使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40來求解。基于已求解的等式30,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40可輸 出指示基于等式30的解來確定的一個(gè)或多個(gè)血流特征的信息50,諸如FFR、血壓（或壓力 梯度）、血流或血液速度。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40可輸出基于模型12和信息50或計(jì)算分析的其它 結(jié)果生成的圖像，如下所述。可在模擬的冠狀動脈血流增大的條件或充血條件（例如，常規(guī) 地由靜脈內(nèi)施用腺苷誘導(dǎo)）下確定信息50。例如，上述邊界條件可具體模擬冠狀動脈血流 增大的條件、充血條件和/或腺苷的作用。
[0032] 圖2示出可從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40輸出的計(jì)算的FFR模型100。計(jì)算的FFR模型100可 包括基于模型12的解剖結(jié)構(gòu)的幾何形狀，且還可指示從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40輸出的信息50,諸如 沿模型12中的三維的各個(gè)位置處的FFR的值。在冠狀動脈血流增大的條件或充血條件下， FFR可被計(jì)算為模型12中的具體位置（例如，在冠狀動脈中）的血壓除以主動脈中（例如， 在模型12的流入邊界處）的血壓的比率。貫穿所述計(jì)算的FFR模型100,相應(yīng)顏色、陰影、 圖案或其它可視指示物被賦予各自FFR值，使得計(jì)算的FFR模型100可以可視地指示貫穿 所述計(jì)算的FFR模型100的FFR變化，而無須可視地指示模型100中的每個(gè)點(diǎn)的各個(gè)數(shù)值。
[0033] 可提供標(biāo)度或關(guān)鍵值110,其指示哪個(gè)FFR數(shù)值對應(yīng)于哪種顏色、陰影、圖案或其 它可視指示物。例如，計(jì)算的FFR模型100可以顏色的形式提供，并且可使用色譜來指示貫 穿模型100的計(jì)算的FFR變化。依序從最低的計(jì)算的FFR(指示官能上顯著的病變）到最 高的計(jì)算的FFR，色譜可包括紅色、黃色、綠色、青色和藍(lán)色。例如，上限（藍(lán)色）可指示1.0 的FFR，并且下限（紅色）可指示約0. 7 (或0. 75或0. 8)或更小，綠色指示約0. 85 (或約在 上限與下限之間一半的其它值）。例如，下限可基于用于確定計(jì)算的FFR是否指示官能上 顯著的病變或可能需要干預(yù)的其它特性的下限（例如〇.7、0. 75或0.8)來確定。因此，對 一些患者來說，計(jì)算的FFR模型100可將大部分或所有主動脈顯示為藍(lán)色或朝著色譜上端 的其它顏色，并且朝著冠狀動脈和由此延伸的分支的遠(yuǎn)端，顏色可通過色譜逐漸變化（例 如朝著色譜下端（下至紅色到藍(lán)色之間的任何顏色））。對于特定患者，冠狀動脈的遠(yuǎn)端可 具有不同顏色，例如從紅色到藍(lán)色之間的任何顏色，這取決于對各自遠(yuǎn)端確定的計(jì)算的FFR 的局部值。
[0034] 例如，圖2的計(jì)算的FFR模型100可示出對這個(gè)特定患者來說，在模擬充血條件 下，主動脈中的計(jì)算的FFR-般可為均一的且為約I. 0(例如，由藍(lán)色指示），并且隨著血液 向下游流入主要冠狀動脈中并且流入分支中，計(jì)算的FFR逐漸且不斷降低（例如，到范圍從 接近I. 0下至約0. 9的值，如由顏色逐漸從藍(lán)色變成青色或藍(lán)色與青色的混合色來指示）。 然而，在某些區(qū)域，諸如區(qū)域112和區(qū)域114,計(jì)算的FFR可更劇烈降低。例如，在主動脈和 一條冠狀動脈中的區(qū)域112之間，計(jì)算的FFR模型100可通常指示恒定值（例如，約1. 0,如 由藍(lán)色指示），或逐漸降低的計(jì)算的FFR的值（例如，到范圍從接近I. 0下至約0. 9的值，如 由顏色逐漸從藍(lán)色變成青色或藍(lán)色與青色的混合色來指示）。在區(qū)域112處，計(jì)算的FFR模 型100可指示計(jì)算的FFR下降到約0. 8(例如，由顏色從藍(lán)色和/或青色變?yōu)榫G色和/或黃 色來指示）。在區(qū)域112與區(qū)域114之間，計(jì)算的FFR模型100可通常指示恒定值（例如， 約0. 8,如由綠色和/或黃色指示），或逐漸降低的計(jì)算的FFR的值（例如，到略小于0. 8的 值，如由偏黃色而非綠色的顏色指示）。在區(qū)域114處，計(jì)算的FFR模型100可指示計(jì)算的 FFR下降到約0. 7或以下（例如，由顏色從綠色和/或黃色變成紅色來指示）。區(qū)域114的 下游且到冠狀動脈的遠(yuǎn)端，計(jì)算的FFR模型100可指示計(jì)算的FFR為約0. 7或以下（例如， 由紅色指示）。
[0035] 基于計(jì)算的FFR模型100,用戶可確定計(jì)算的FFR已降到用于確定存在官能上顯著 的病變或可能需要干預(yù)的其它特性的下限以下（例如，基于計(jì)算的FFR模型100中的紅色 區(qū)域的位置或以其它方式指示低于下限的計(jì)算的FFR的值），且用戶還可能能夠定位官能 上顯著的病變。用戶可基于動脈或分支的幾何形狀（例如，使用計(jì)算的FFR模型100)來定 位官能上顯著的病變。例如，可通過找到位于接近指示局部最小FFR值的計(jì)算的FFR模型 100的位置（例如，上游）的變窄或狹窄來定位官能上顯著的病變。
[0036]圖3示出可從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40輸出的計(jì)算的壓力梯度模型200。計(jì)算的壓力梯度模 型200可包括基于模型12的解剖結(jié)構(gòu)的幾何形狀，并且還可指示從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40輸出的 信息50,諸如沿模型12中的三維的各個(gè)位置處的血壓梯度的值。計(jì)算的壓力梯度模型200 可顯示在模擬充血條件或其它條件下貫穿模型12的局部血壓梯度（例如，以每厘米的毫米 汞柱（mmHg)表示）。相應(yīng)顏色、陰影、圖案或其它可視指示物被賦予各自壓力梯度值，使得 模型200可以可視地指示貫穿模型200的壓力梯度變化，而無須可視地指示模型200中的 每個(gè)點(diǎn)的各個(gè)壓力梯度數(shù)值。
[0037] 可提供標(biāo)度或關(guān)鍵值210,其可指示哪個(gè)壓力梯度的數(shù)值對應(yīng)于哪種顏色、陰影、 圖案或其它可視指示物。例如，計(jì)算的壓力梯度模型200可以顏色的形式提供，并且可使用 色譜來指示貫穿模型200的壓力變化。依序從最高的壓力梯度（指示官能上顯著的病變） 到最低的壓力梯度，色譜可包括紅色、黃色、綠色、青色和藍(lán)色。例如，上限（紅色）可指示 約20mmHg/cm或更大，并且下限（藍(lán)色）可指示約OmmHg/cm或更小，綠色指示約IOmmHg/ cm(或約在上限與下限之間一半的其它值）。因此，對一些患者，計(jì)算的壓力梯度模型200 可將大部分或所有主動脈顯示為藍(lán)色和/或青色，或朝著色譜下端的其它顏色，并且在具 有更高壓力梯度的區(qū)域，顏色可在通過色譜逐漸變化（例如朝著色譜上端（上至紅色））。
[0038] 例如，圖3的計(jì)算的壓力梯度模型200可示出，對這個(gè)特定患者，在模擬充血條 件下，主動脈和大多數(shù)主要冠狀動脈和分支中的壓力梯度一般可為均一的且為約零mmHg/ cm(例如，由藍(lán)色和/或青色指示）。計(jì)算的壓力梯度模型200可指示壓力梯度上的逐漸增 大，使得主要冠狀動脈和分支中的一些區(qū)域212指示約5mmHg/cm到約10mmHg/cm的值（例 如，如由青色和/或綠色指示），主要冠狀動脈和分支中的一些區(qū)域214指示約10mmHg/cm 到約15mmHg/cm的值（例如，如由綠色和/或黃色指示），且主要冠狀動脈和分支中的一些 區(qū)域216指示大于約15mmHg/cm的值（例如，如由黃色和/或紅色指示）。
[0039] 基于計(jì)算的壓力梯度模型200,用戶可確定計(jì)算的壓力梯度已增大到某一水平以 上（例如，約20mmHg/cm)，其可指示存在官能上顯著的病變或可能需要干預(yù)的其它特性，并 且用戶還可能能夠定位官能上顯著的病變。用戶可基于動脈或分支的幾何形狀來定位官能 上顯著的病變（例如，使用計(jì)算的壓力梯度模型200)。例如，可通過找到位于接近指示約 20mmHg/cm或更高的值的計(jì)算的壓力梯度模型200的位置的變窄或狹窄而定位官能上顯著 的病變。
[0040] 計(jì)算機(jī)FFR模型100、計(jì)算的血壓梯度模型200或其它模型還可包括貫穿模型100 或200的其它信息，諸如幾何形狀信息（例如，血管內(nèi)徑、厚度等的數(shù)值）。如下所述，在選 擇模型的位置時(shí)，可向用戶顯示關(guān)于模型上的特定位置的信息。
[0041] 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40可允許用戶選擇是否輸出計(jì)算的FFR模型100、計(jì)算的血壓梯度模 型200或其它模型，和/或指定其它顏色映射或呈像方式（例如，X射線呈像）。
[0042] 返回參考圖1，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40可包括存儲指令的一個(gè)或多個(gè)非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀 存儲設(shè)備，所述指令在被處理器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等執(zhí)行時(shí)可執(zhí)行本文描述的用于提供關(guān)于患 者中的血流的各種信息的任何動作。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40可包括臺式計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、工 作站、服務(wù)器、個(gè)人數(shù)字助理或任何其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40可包括處理器，只讀存 儲器（ROM)，隨機(jī)存取存儲器（RAM)，用于連接外圍設(shè)備（例如輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，存儲設(shè) 備等）的輸入/輸出（110)適配器，用于連接輸入設(shè)備，如鍵盤，鼠標(biāo)、觸摸屏、語音輸入和/ 或其它設(shè)備的用戶界面適配器，用于將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40連接到網(wǎng)絡(luò)的通訊適配器，用于將計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)40連接到顯示器的顯示器適配器等。例如，顯示器可用來顯示模型12和/或通 過求解等式30生成的任何圖像（例如，計(jì)算的FFR模型100、計(jì)算的血壓梯度模型200和/ 或下文描述的其它模型）。
[0043] 患者特異性解剖數(shù)據(jù)10可以通過安全通信線路（例如，經(jīng)由無線或有線網(wǎng)絡(luò)）傳 送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40,其可創(chuàng)建模型12并對等式30求解。例如，在實(shí)施方案中，數(shù)據(jù)10可從 獲得患者特異性解剖數(shù)據(jù)10的第三方供應(yīng)者傳送到由患者的醫(yī)生或其他用戶操作的計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)40。
[0044] 在實(shí)施方案中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40可通過安全通信線路（例如，經(jīng)由無線或有線網(wǎng)絡(luò)， 使用基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)等）將指示基于等式30的解的一個(gè)或多個(gè)血流特征、計(jì)算的FFR模型 100、計(jì)算的血壓梯度模型200和/或來自計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40的其它輸出的信息50輸出到平板 電腦70 (或其它移動或手持計(jì)算設(shè)備），諸如蘋果公司的iPad?平板電腦70可由患者的 醫(yī)生或其他用戶（諸如患者）操作。平板電腦70可包括觸摸屏。觸摸屏的各種屏幕截圖 在圖2-6中示出并在下文進(jìn)行描述。觸摸屏可被配置來基于通過用戶的至少一個(gè)手指（例 如，用戶的至少一個(gè)手指或拇指）在觸摸屏的表面上的接觸來接收來自用戶的輸入，如下 所述。以下描述涉及觸摸屏被配置來從由用戶的手指在觸摸屏的表面上接觸而接收輸入。 然而，應(yīng)當(dāng)理解，觸摸屏可被配置來基于由用戶的手指、用戶的拇指、觸筆、另一指向物體或 工具或其組合接觸觸摸屏或感測到接近觸摸屏來從用戶接收輸入。
[0045] 因此，在實(shí)施方案中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40可執(zhí)行更復(fù)雜的操作，諸如對等式30求解，而 平板電腦70可以是便攜式系統(tǒng)，其用于顯示由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40求解的等式30的結(jié)果，并且 用于執(zhí)行較不復(fù)雜的計(jì)算。平板電腦70可允許患者的醫(yī)生、患者或其他用戶從模型12、100 或200訪問信息，并且操縱模型12、100或200,如下所述。平板電腦70還可被配置來允許 用戶使用平板電腦70選擇治療方案。平板電腦70可基于所選擇的治療方案來確定或預(yù)測 患者的解剖結(jié)構(gòu)中的血流特征（例如，F(xiàn)FR、血壓（或壓力梯度）等），如下所述。
[0046] 例如，如圖2-4所示，平板電腦70可提供兩個(gè)模式選擇按鈕310和320,其允許用 戶在兩種模式之間進(jìn)行切換。觸摸第一按鈕310允許用戶選擇第一操作模式（例如，檢查模 式），且觸摸第二按鈕320允許用戶選擇第二操作模式（例如，經(jīng)皮冠狀動脈干預(yù)術(shù)（PCI) 模式）。
[0047] 圖2和圖3是圖示在第一操作模式下操作的平板電腦70的屏幕截圖的圖像。在 第一操作模式下，平板電腦70可顯示指示在患者當(dāng)前狀況下患者的一個(gè)或多個(gè)血流特征 的信息，例如，計(jì)算的FFR模型100 (圖2)、計(jì)算的壓力梯度模型200 (圖3)或提供從計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)40輸出的信息50的其它模型。在第一操作模式下使用平板電腦70從用戶接收的輸 入可允許用戶與所顯示的關(guān)于患者當(dāng)前狀況的信息交互，并操縱所顯示的信息。
[0048] 平板電腦70可被配置來確定用戶的手指何時(shí)接觸觸摸屏的表面上與所顯示的模 型100或200上的位置對應(yīng)的位置（和患者的解剖結(jié)構(gòu)中的對應(yīng)位置）?；谶@個(gè)輸入， 平板電腦70可確定所顯示的模型100或200上的指示位置處的血流特征（例如，F(xiàn)FR、血 壓（或壓力梯度）和/或由用戶選擇的其它血流特征）的數(shù)值，并且可顯示所確定的數(shù)值。 所顯示的數(shù)值可隨著用戶沿觸摸屏的表面且沿所顯示的模型100或200拖動手指而動態(tài)地 更新。因此，用戶可觸摸模型12、100或200上的任何點(diǎn)以確定該點(diǎn)處的上述任何血流特征 (例如，F(xiàn)FR、血壓（或壓力梯度）和/或其它血流特征）的數(shù)值。還可向用戶顯示關(guān)于模 型12、100或200上的指示點(diǎn)的額外信息，諸如幾何形狀信息（例如，血管內(nèi)徑的數(shù)值等）。
[0049] 例如，平板電腦70可被配置來確定用戶的手指何時(shí)以預(yù)定時(shí)間段（例如，觸摸 并保持）接觸觸摸屏的表面上與所顯示的模型100或200上的位置對應(yīng)的位置?；谶@ 個(gè)輸入，平板電腦70可創(chuàng)建指向所顯示的模型100或200內(nèi)的指示位置的標(biāo)簽或圖釘框 (pin) 330。用戶可隨后將圖釘框330拖動并移動到所顯示的模型100或200內(nèi)的任何位置， 以確定圖釘框330被拖向的所顯示的模型100或200上的指示位置處的血流特征的數(shù)值。 數(shù)值可隨著拖動圖釘框330而動態(tài)地更新。平板電腦70可在圖釘框330內(nèi)或附近顯示所 確定的數(shù)值。例如，在圖2和圖3中，圖釘框330指向模型100中圖示的FFR值為0.58的 一根冠狀動脈的位置。圖釘框330還可指示關(guān)于所指示位置的其它信息，諸如在所指示位 置處的血管的尺寸（例如，直徑）。平板電腦70可允許用戶創(chuàng)建多于一個(gè)圖釘框330以單 獨(dú)在模型100或200周圍拖動，并在需要時(shí)移除圖釘框330。
[0050] 當(dāng)用戶的手指接觸觸摸屏的表面上與所顯示的模型100或200上的位置對應(yīng)的位 置（例如，少于與創(chuàng)建圖釘框330相關(guān)的時(shí)間量）時(shí)，那么平板電腦70可確定用戶已選擇 特定冠狀動脈（和/或與其連接的分支）且可使另一冠狀動脈和分支褪色（例如，使其亮 度變暗或降低）。
[0051] 替代地，或此外，選擇的位置可成為所顯示的模型100或200的視圖的新焦點(diǎn)，和/ 或用于轉(zhuǎn)變（諸如旋轉(zhuǎn)和縮放）的新的本地原點(diǎn)。這允許用戶聚焦在可能的狹窄上，并且 繞任何用戶定義的點(diǎn)旋轉(zhuǎn)或針對任何用戶定義的點(diǎn)放大（或縮?。?。
[0052] 平板電腦70還可被配置來確定用戶的手指何時(shí)在觸摸屏的表面上（例如，在遠(yuǎn)離 圖釘框330的位置處）滑動或拖動?；谶@個(gè)輸入，平板電腦70可旋轉(zhuǎn)所顯示的模型100 或200。旋轉(zhuǎn)的量和方向可取決于手指在滑動期間接觸觸摸屏的表面而行進(jìn)的距離和沿觸 摸屏的表面滑動的方向。
[0053] 平板電腦70還可被配置來確定用戶的手指何時(shí)捏拉（pinch)觸摸屏的表面。如 果用戶的手指更靠近地移動到一起，那么平板電腦70可縮小所顯示的模型100或200。如 果用戶的手指從彼此移開，那么平板電腦70可放大所顯示的模型100或200。縮放的量可 取決于手指在沿觸摸屏表面的捏拉中行進(jìn)的距離。
[0054] 當(dāng)用戶操縱所顯示的模型100或200的視圖（例如，通過旋轉(zhuǎn)、放大或縮小、改變 焦點(diǎn)等）時(shí)，用于表征觀察解剖結(jié)構(gòu)的方向的管成角或其它信息可顯示給用戶并動態(tài)地更 新。例如，所述信息可以左前斜位（LAO)角、右前斜位（RAO)角、側(cè)位（GAUD)角和/或頭位 (GRAN)角的形式提供，例如，如在本領(lǐng)域中已知的LAO20。和GRAN0。。
[0055] 圖4-6是圖示在由用戶通過觸摸第二按鈕320選擇的第二操作模式（例如，PGI模 式）下操作的平板電腦70的屏幕截圖的圖像。使用平板電腦70在第二操作模式下從用戶 接收的輸入允許用戶使用所顯示的模型400來計(jì)劃治療方案，其可基于模型12 (例如，在沒 有指示血流特征、計(jì)算的FFR模型100 (圖2)、計(jì)算的壓力梯度模型200 (圖3)或提供指示 在患者當(dāng)前狀況下患者的血流特征的信息50的其它模型的額外信息的情況下反映患者的 解剖結(jié)構(gòu)的幾何形狀的模型）來創(chuàng)建。平板電腦70可基于選擇的治療方案來顯示關(guān)于血 流特征（例如，F(xiàn)FR、血壓（或壓力梯度）等）的預(yù)測信息。
[0056] 圖4示出在第二操作模式下操作以允許用戶使用模型400來選擇治療方案的平板 電腦70的屏幕截圖。在圖4示出的實(shí)施方案中，模型400基于計(jì)算的FFR模型100創(chuàng)建。 替代地，模型400可基于模型12、計(jì)算的壓力梯度模型200和/或其它模型來創(chuàng)建。平板 電腦70可被配置來確定用戶的手指何時(shí)接觸（例如，以預(yù)定時(shí)間段（例如，觸摸和保持）） 觸摸屏的表面上與所顯示的模型400上的位置對應(yīng)（和患者的解剖結(jié)構(gòu)中的對應(yīng)位置）的 位置?；谶@個(gè)輸入，平板電腦70可顯示計(jì)劃插入患者的解剖結(jié)構(gòu)中（例如，冠狀動脈中） 的支架410。平板電腦70可允許用戶將多于一個(gè)支架410放置在模型400上，如圖5中所 示，并且在需要時(shí)移除支架410。
[0057] 當(dāng)最初放置在模型400上時(shí)，支架410可具有預(yù)定大小或尺寸，或其它特征（例 如，直徑、長度、材料、線厚度、線配置等）。支架410可最初被放置使得支架410相對于由用 戶選擇的位置縱向居中。
[0058] 用戶可隨后提供額外輸入以界定和/或調(diào)整支架410。例如，平板電腦70可被配 置來確定用戶的手指何時(shí)在觸摸屏的表面上滑動或拖動?；谶@個(gè)輸入，平板電腦70可沿 模型400移動支架410。例如，支架410可平行于一根或多根冠狀動脈（或與其連接的分 支）的中心線移動。此外，當(dāng)沿中心線拖動或移動支架410時(shí)，支架410的形狀可與中心線 上的彎曲和曲線相符（如在圖4-6中示出）。支架410的移動的量和方向（例如，沿中心線 的上游或下游）可取決于手指在滑動期間接觸觸摸屏的表面而行進(jìn)的距離和沿觸摸屏的 表面滑動的方向。
[0059] 平板電腦70還可被配置來確定用戶的手指何時(shí)捏拉觸摸屏的表面。如果用戶的 手指更靠近地移動到一起，那么平板電腦70可縮短支架410 (例如，在縱向方向和/或中心 線的方向上）。如果用戶的手指從彼此移開，那么平板電腦70可伸長支架410 (例如，在縱 向方向和/或中心線的方向上）。長度上的變化量可取決于手指沿觸摸屏的表面行進(jìn)以形 成捏拉的距離。此外，長度上的變化可以是連續(xù)的或可以增量的形式提供（例如，約4毫米 增量或其它增量）。例如，如果支架410具有連續(xù)環(huán)形配置（例如，接合在一起以形成管狀 結(jié)構(gòu)的一系列連續(xù)環(huán)），那么長度上的變化可以通常等效于一個(gè)環(huán)的長度的增量的形式提 供，并且觸摸屏可示出被增加的或從支架410移除的環(huán)以縮短或伸長支架410。
[0060] 可提供允許用戶調(diào)整并操縱支架410的其它特性。圖5示出根據(jù)另一實(shí)施方案的 在第二操作模式下操作以允許用戶使用模型400計(jì)劃與支架410的放置相關(guān)的治療方案的 平板電腦70的屏幕截圖。
[0061] 當(dāng)顯示計(jì)劃插入患者的解剖結(jié)構(gòu)中（例如，冠狀動脈中）的支架410時(shí)，平板電腦 70可創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)手柄，諸如第一手柄420、第二手柄430和/或第三手柄440。第一手 柄420可沿縱向方向位于支架410的中心處或中心附近。用戶可通過按壓第一手柄420并 將第一手柄420拖動到模型400上的期望位置來沿模型400拖動或移動支架410。第一手 柄420的移動導(dǎo)致支架410的移動。當(dāng)用戶沿模型400拖動第一手柄420時(shí)，支架410還可 平行于一條或多條冠狀動脈（或與其連接的分支）的中心線移動直到用戶從第一手柄420 移除手指為止。此外，當(dāng)用第一手柄420沿中心線拖動或移動支架410時(shí)，支架410的形狀 可與中心線的彎曲和曲線相符。
[0062] 第二手柄和第三手柄430、440可分別位于支架410的近端和遠(yuǎn)端處或附近。用戶 可通過按壓第二手柄430和/或第三手柄440并沿模型400拖動各自的第二手柄430和/ 或第三手柄440來調(diào)整支架410的長度，從而調(diào)整支架410的各自近端和遠(yuǎn)端的位置。第 二手柄430和/或第三手柄440的移動導(dǎo)致支架410的伸長/縮短。例如，當(dāng)用戶沿模型 400在近端方向上將第二手柄430離開第三手柄440拖動時(shí)，支架410可沿所述近端方向伸 長并延伸。類似地，當(dāng)用戶沿模型400在遠(yuǎn)端方向上將第三手柄440離開第二手柄430拖 動時(shí)，支架410可沿遠(yuǎn)端方向伸長并延伸。由于伸長而增加的支架410的新部分可平行于 一條或多條冠狀動脈（或與其連接的分支）的中心線形成，并且可與中心線上的彎曲和曲 線相符。替代地，當(dāng)用戶沿模型400在遠(yuǎn)端方向上將第二手柄430拖向第三手柄440或當(dāng) 用戶沿模型400在近端方向上將第三手柄440拖向第二手柄430時(shí)，支架410可縮短。當(dāng) 支架410的長度改變時(shí)，第一手柄420的放置可自動調(diào)整，使得第一手柄420位于支架410 的中心處或附近。因此，手柄420、430、440是容易使用的，并在需要時(shí)允許用戶操縱和調(diào)整 支架410。
[0063] 可在觸摸屏上顯示支架410的各種特征。例如，可在觸摸屏上，例如，在支架圖例 中顯示支架410的長度、近端直徑和/或遠(yuǎn)端直徑的數(shù)值。數(shù)值可隨著用戶調(diào)整支架410而動態(tài)更新。
[0064] 支架410的其它特征，例如，材料、線厚度、線配置等可由用戶選擇。例如，平板電 腦70可提供可用于放置在患者中的支架模型的選擇，并且可存儲那些支架模型的特征。用 戶可從支架模型中進(jìn)行選擇，并且平板電腦70可檢索與由用戶選擇的支架模型對應(yīng)的所 存儲的特征，以確定支架410的各種特征，諸如支架410的尺寸。此外，可基于所選擇的支 架模型來確定支架410的其它特征，諸如上文描述的尺寸在長度上的增量變化（例如，環(huán)形 配置中環(huán)的大?。┖?或支架410的柔韌性（例如，能與冠狀動脈和分支的中心線上的彎 曲和曲線相符的能力）。
[0065] 替代地，支架410和/或支架模型的各種特征可由平板電腦70基于各種因素自動 確定和推薦，所述因素諸如小于〇.75的任何FFR值的位置，和那些位置處的血管的尺寸，血 管的顯著變窄的位置和尺寸等。
[0066] 平板電腦70還可提供其它治療方案以供用戶選擇，諸如對建模型的解剖結(jié)構(gòu)的 其它類型的手術(shù)，其可導(dǎo)致建模型的解剖結(jié)構(gòu)的幾何圖形上的變化。例如，平板電腦70可 用于計(jì)劃冠狀動脈旁路移植術(shù)。冠狀動脈旁路移植術(shù)可涉及在模型400中創(chuàng)建新的內(nèi)腔或 通路。在選擇這種類型的治療方案之后，平板電腦70可被配置來確定用戶的手指何時(shí)（例 如，以預(yù)定時(shí)間段（例如，觸摸和保持））接觸觸摸屏的表面上與所顯示的模型400上的位 置對應(yīng)的位置。基于這個(gè)第一輸入，平板電腦70可顯示計(jì)劃連接到患者的解剖結(jié)構(gòu)（例 如，冠狀動脈中）的旁路段（未示出），其具有連接到模型400由第一輸入指示的位置處的 一端。平板電腦70可隨后提示用戶提供識別用于將旁路段的相對端連接到患者的解剖結(jié) 構(gòu)的第二位置的第二輸入。替代地，平板電腦70可推薦在旁路段的一端或兩端處將旁路段 連接到何處。平板電腦70可允許用戶在模型中放置多于一個(gè)旁路段，并且在需要時(shí)移除旁 路段。平板電腦70還可允許用戶提供輸入（例如，類似于上述輸入，諸如滑動和捏拉）以 改變旁路段的位置或尺寸（例如，直徑、長度等）。
[0067] 一旦用戶已選擇了治療方案后，用戶可觸摸計(jì)算按鈕340,如在圖4中示出。當(dāng)用 戶選擇計(jì)算按鈕340時(shí)，平板電腦70重新計(jì)算血流特征。
[0068]例如，返回參考圖1，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40如上所述地求解等式30之后，除（代替） 指示患者當(dāng)前狀況下的血流特征的信息50外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40還可創(chuàng)建用于對各種治療方 案建模的降階（例如，零維或一維）模型60并將其傳輸?shù)狡桨咫娔X70,如在例如標(biāo)題為 "Method And System For Patient-Specific ModelingOfBlood Flow"的美國專利申請公 開第2012/0041739號中所公開。例如，降階模型60可以是患者的解剖結(jié)構(gòu)的集中參數(shù)模 型或其它簡化模型，其可用于確定關(guān)于患者的冠狀動脈血流的信息，而不須對上述的更復(fù) 雜等式30體系求解。降階模型60可使用從計(jì)算的模型100和200提取的信息（例如，通 過對上述等式30求解而確定的血壓、血流或速度信息）來創(chuàng)建。
[0069] 在用戶觸摸計(jì)算按鈕340之后，平板電腦70可基于由用戶選擇的治療方案來調(diào)整 降階模型60,并且可基于降階模型60對簡化等式組求解以輸出指示患者的一個(gè)或多個(gè)預(yù) 測的血流特征（例如，F(xiàn)FR、血壓（或壓力梯度）等）的信息。信息可隨后映射或外推到患 者的解剖結(jié)構(gòu)的三維模型12,以顯示所選擇的治療方案對患者的解剖結(jié)構(gòu)中（例如，如圖6 所示的干預(yù)后模型500中）的冠狀動脈血流的作用。
[0070] 因?yàn)榭捎煤喕仁浇M（與等式30相比）對所述降階模型60求解，所以降階模型 60允許使用平板電腦70的相對快速的計(jì)算（例如與完整三維模型相比），并且可用于求出 流率和壓力，其可密切接近完整三維計(jì)算解的結(jié)果。因此，降階模型60允許相對快速迭代 以對各種不同治療方案建模。
[0071] 替代地，可經(jīng)由平板電腦70(例如，經(jīng)由有線或無線連接）將由用戶提供以選擇治 療方案的輸入傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40,而不是創(chuàng)建降階模型60并將降階模型60傳輸給平板 電腦70。在用戶觸摸計(jì)算按鈕340之后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40可例如通過使用由用戶提供來選 擇治療方案的輸入對等式30重新求解來重新計(jì)算指示血流特征的信息。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40可 隨后將指示基于等式30的這個(gè)解的血流特征的信息傳輸給平板電腦70,并且還可將基于 模型12和所確定的信息（諸如圖6中示出的干預(yù)后模型500)生成的圖像輸出給平板電腦 70 〇
[0072] 圖6示出根據(jù)實(shí)施方案的在基于所選擇的治療方案來確定指示患者的血流特征 的信息之后在第二操作模式下操作的平板電腦70的屏幕截圖。具體而言，屏幕截圖示出由 觸摸屏提供的分屏幕，并且所述分屏幕可將屏幕分成兩個(gè)或多個(gè)部分。在圖6中示出的實(shí) 施方案中，可提供兩個(gè)部分。分屏幕的第一部分（圖6中示出的左側(cè)部分）可示出用由用 戶選擇的治療方案（放置支架410,如上文結(jié)合圖4所描述）的干預(yù)前模型400 (圖4)。
[0073] 在分屏幕的第二部分（圖6中示出的右側(cè)部分）可示出反映指示基于所選擇的治 療方案的患者血流特征的信息的干預(yù)后模型500。干預(yù)后模型500可示出由于所選擇的治 療方案所致的解剖結(jié)構(gòu)的幾何形狀上的任何變化。例如，在圖6中示出的實(shí)施方案中，干預(yù) 后模型500示出放置模擬支架410處內(nèi)腔的加寬510。干預(yù)后模型500還可顯示支架410 的起點(diǎn)和終點(diǎn)。
[0074] 在圖6中示出的實(shí)施方案中，干預(yù)前模型400和干預(yù)后模型500指示計(jì)算的FFR。 分屏幕允許用戶并行查看和比較與未經(jīng)治療的患者（例如，沒有支架）有關(guān)的信息（諸如 模型400)和與患者的模擬治療有關(guān)的信息（諸如模型500)。例如，與模型400相同的顏 色、陰影、圖案或其它可視指示物可被賦予模型500的各自FFR值。因此，模型500還可以可 視地指示貫穿模型500的FFR變化，而無須為模型500中的每個(gè)點(diǎn)指定各個(gè)值。圖6中示 出的模型500示出對于這個(gè)特定患者，在由用戶選擇的治療計(jì)劃下，F(xiàn)FR在主動脈中通常是 均一的且約為1. 0 (例如，如由藍(lán)色指示），且FFR在主要冠狀動脈和分支中逐漸且不斷降低 (例如，到范圍從I. 0下至約0. 9的值,如由顏色逐漸從藍(lán)色變成青色或藍(lán)色和青色的混合 色來指示）。在這個(gè)實(shí)施方案中，干預(yù)后模型500不包括在干預(yù)后模型400中示出的FFR更 急劇降低的區(qū)域112和區(qū)域114。因此，分屏幕提供未經(jīng)治療的患者的干預(yù)前模型400 (示 出患者的當(dāng)前狀況）與所提出的治療的干預(yù)后模型500的比較，以幫助醫(yī)生或其它用戶評 估各種治療方案的結(jié)果。
[0075] 分屏幕的任一部分可被配置來接收來自用戶的輸入，并且可對如上結(jié)合第一操作 模式描述的輸入作出響應(yīng)。例如，用戶可觸摸模型400和/或500上的任何位置，以通過創(chuàng) 建用于在模型400和/或500周圍移動的一個(gè)或多個(gè)圖釘框330來確定所述位置處的任何 血流特征的數(shù)值和/或幾何形狀信息。在實(shí)施方案中，當(dāng)用戶觸摸模型400或500的一個(gè) 上的位置（或創(chuàng)建圖釘框330)以確定所述指示的位置處的血流特征的數(shù)值和/或幾何形 狀信息時(shí)，也可顯示在另一模型400或500中的相同位置處的血流特征的數(shù)值和/或幾何 形狀信息以進(jìn)行比較。例如，可在另一模型400或500中的相同位置處自動創(chuàng)建另一圖釘 框330。因此，分屏幕可在兩個(gè)顯示的模型中提供鏡像圖釘框330,使得一個(gè)圖釘框330由 于用戶輸入而在一個(gè)模型中的移動自動通過另一模型中的圖釘框330成鏡像，并且在圖釘 框330移動時(shí)，可比較且自動更新在各自位置處的血流特征的數(shù)值和/或幾何形狀信息。
[0076]此外，用戶可調(diào)整模型400和/或500的旋轉(zhuǎn)、縮放和/或焦點(diǎn)。在實(shí)施方案中，當(dāng) 用戶調(diào)整模型400或500中的一個(gè)的旋轉(zhuǎn)、縮放和/或焦點(diǎn)時(shí)，可類似地調(diào)整另一模型400 或500的旋轉(zhuǎn)、縮放和/或焦點(diǎn)。
[0077]分屏幕的第一部分（示出干預(yù)前模型400)可被配置來接收來自用戶的輸入，且可 對如上結(jié)合第二操作模式描述的輸入作出響應(yīng)。例如，用戶可使用干預(yù)前模型400選擇或 調(diào)整治療方案。在進(jìn)行期望變化后，用戶可觸摸計(jì)算按鈕340,其可導(dǎo)致平板電腦70基于 由用戶選擇的新治療方案來修改降階模型60。在對與修改的降階模型60相關(guān)的等式求解 后，平板電腦70可輸出修改的干預(yù)后模型500,其反映由用戶選擇的新治療方案。替代地， 平板電腦70可將新的治療方案傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)40,其將基于新選擇的治療方案對等式 30重新求解，并且將修改的干預(yù)后模型500發(fā)送到平板電腦70以顯示給用戶。
[0078] 替代地，分屏幕可提供兩個(gè)部分以用于比較不同治療方案的結(jié)果。在這種實(shí)施方 案中，分屏幕的每個(gè)部分可被配置來接收與使用如上所述的干預(yù)前模型400選擇治療方案 相關(guān)的輸入，并且可能能夠基于選擇的不同治療方案來顯示不同的干預(yù)后模型500。
[0079] 因此，分屏幕允許用戶重復(fù)選擇新的治療方案，并且使用平板電腦70來預(yù)測各種 治療方案的作用并相互比較各種治療方案的作用和/或與未經(jīng)治療的患者相關(guān)的信息進(jìn) 行比較。降階模型60可允許用戶更容易且更快地分析和比較不同的治療方案，而無須在每 次選擇不同治療方案時(shí)對等式30求解。
[0080] 系統(tǒng)可用來預(yù)測經(jīng)皮冠狀動脈干預(yù)術(shù)對冠狀動脈血流的潛在益處以選擇最優(yōu)干 預(yù)策略，和/或預(yù)測冠狀動脈旁路移植術(shù)對冠狀動脈血流的潛在益處以選擇最優(yōu)手術(shù)策 略。
[0081] 本文公開的系統(tǒng)和方法可并入便攜式軟件工具中，其可由醫(yī)生和其他用戶訪問以 提供患者特異性血流信息且計(jì)劃治療方案。此外，醫(yī)生和其他用戶可使用便攜式軟件工具 以預(yù)測醫(yī)學(xué)治療、干預(yù)治療和/或手術(shù)治療對冠狀動脈血流的作用。便攜式軟件工具可用 來預(yù)防、診斷、管理和/或治療心血管系統(tǒng)的其它部分中的疾病，所述心血管系統(tǒng)包括頸部 的動脈（例如，頸動脈）、頭部的動脈（例如，腦動脈）、胸部的動脈、腹部的動脈（例如，腹 主動脈和其分支）、臂的動脈或腿的動脈（例如，股動脈和胭動脈）。便攜式軟件工具可交 互使得醫(yī)生和其他用戶能夠?yàn)榛颊唛_發(fā)最優(yōu)個(gè)性化治療方法。
[0082] 用于對控制血流的等式30求解的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40可作為基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)或其它服 務(wù)（例如，由不同于醫(yī)生的實(shí)體提供的服務(wù)）的一部分提供。服務(wù)提供者可例如操作基于 網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)并且可提供網(wǎng)絡(luò)門戶或其它基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用（例如，運(yùn)行于由服務(wù)提供者操作 的服務(wù)器或其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上），醫(yī)生或其他用戶可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間傳送數(shù) 據(jù)的其它方法來訪問所述網(wǎng)絡(luò)門戶或其它基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。例如，可將非侵入性地從患者 獲得的患者特異性解剖數(shù)據(jù)10提供給服務(wù)提供者，且服務(wù)提供者可使用所述數(shù)據(jù)以產(chǎn)生 由如上結(jié)合圖1描述的等式30求解所確定的三維模型12或其它模型/網(wǎng)格和/或任何模 擬或其它結(jié)果，諸如降階模型60、計(jì)算的FFR模型100和/或計(jì)算的血壓梯度模型200。接 著，基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)可將模型60、100和/或200傳輸?shù)结t(yī)生的平板電腦70 (或其它便攜式 設(shè)備）。醫(yī)生可使用平板電腦70來與模型100或200交互，以及提供輸入，例如以選擇可行 治療方案且基于所選擇的可行治療方案來確定血流信息。
[0083]將對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易知的是，可在所公開的系統(tǒng)和過程中進(jìn)行各種修改和 變化，而不背離本公開內(nèi)容的范疇。其它實(shí)施方案將對本領(lǐng)域的技術(shù)人員從對本文公開的 公開內(nèi)容的說明書和實(shí)踐的考量而顯而易知。本說明書和實(shí)例意在被視為僅是示例性的， 本公開內(nèi)容的真實(shí)范疇和精神由以下權(quán)利要求指示。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于提供患者的血流信息的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其包括觸摸屏，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被配置來： 基于患者特異性數(shù)據(jù)在所述觸摸屏上顯示表示所述患者的解剖結(jié)構(gòu)的至少一部分的 三維模型；以及 接收與所述觸摸屏上由用戶控制的至少一個(gè)指向物體指示的第一位置有關(guān)的第一輸 入，所述觸摸屏上的所述第一位置指示所述顯示的三維模型上的第一位置，以及 在所述觸摸屏上顯示第一信息，所述第一信息指示所述第一位置處的血流特征。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還被配置來當(dāng)所述用戶 沿所述觸摸屏的表面且在所述顯示的三維模型上拖動所述至少一個(gè)指向物體時(shí)更新所述 顯不的第一信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還被配置來： 在所述第一位置處形成圖釘框，所述用戶可在所述三維模型內(nèi)移動所述圖釘框；以及 當(dāng)所述用戶移動所述圖釘框時(shí)，在所述觸摸屏上更新關(guān)于所述解剖結(jié)構(gòu)中的所述血流 特征的所述第一信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還被配置來確定關(guān)于所 述三維模型中的多個(gè)位置處所述解剖結(jié)構(gòu)中的所述血流特征的所述第一信息，并且使用陰 影、圖案或著色中的至少一個(gè)來指示所述顯示的三維模型上的所述第一信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還被配置來響應(yīng)于所述 用戶相對于所述觸摸屏的表面滑動所述至少一個(gè)指向物體而旋轉(zhuǎn)所述顯示的三維模型，旋 轉(zhuǎn)的量和方向取決于所述滑動的特征。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還被配置來響應(yīng)于所述 用戶相對于所述觸摸屏捏拉位于分開位置的所述至少一個(gè)指向物體中的兩個(gè)而調(diào)整所述 顯示的三維模型上的縮放，所述縮放的量取決于所述捏拉的特征。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還被配置來： 接收所述第一輸入且在第一模式下顯示所述第一信息； 在第二模式下進(jìn)行操作以接收指示所述三維模型的修改的第二輸入；以及 基于所述三維模型的所述修改來確定關(guān)于所述解剖結(jié)構(gòu)中的所述血流特征的第二信 息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述第二輸入與所述觸摸屏上由所述至少一個(gè)指 向物體指示的第二位置有關(guān)，所述觸摸屏上的所述第二位置指示用于所述修改的所述三維 模型中的第二位置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述修改對應(yīng)于支架的放置，并且所述至少一個(gè) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還被配置來顯示所述支架。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還被配置來接收指示 所述支架的大小的第三輸入。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還被配置來接收指示 所述支架的位置變化或大小變化的第三輸入。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中在所述第二模式下，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還 被配置來提供包括第一部分和第二部分的分屏幕，所述第一部分顯示表示所述解剖結(jié)構(gòu)和 所述支架的所述至少一部分的所述三維模型，并且所述第二部分顯示放置所述支架后的所 述三維模型。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述修改對應(yīng)于旁路的形成，且所述至少一個(gè)計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)還被配置來顯示所述旁路。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還被配置來接收指示 用于將所述旁路連接到所述顯示的三維模型的至少一個(gè)位置的至少一個(gè)第三輸入。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還被配置來接收指示 所述旁路的位置變化或大小變化的第三輸入。
16. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還被配置來提供包括 第一部分和第二部分的分屏幕，所述兩部分被配置來接收指示所述各自顯示的三維模型的 不同修改的不同第二輸入。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)指向物體包括所述用戶的至少一 個(gè)手指或觸筆。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一信息包括壓力梯度、血流儲備分?jǐn)?shù)、壓 力、流率和速度中的至少一個(gè)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述患者的所述解剖結(jié)構(gòu)包括主動脈的至少一 部分和源自所述主動脈的所述部分的多個(gè)冠狀動脈的至少一部分。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述第一信息包括血流儲備分?jǐn)?shù)，所述血流儲 備分?jǐn)?shù)指示所述多個(gè)冠狀動脈中的某位置處的壓力與所述多個(gè)冠狀動脈中的所述位置上 游的某位置處的壓力之間的比率。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述患者的所述解剖結(jié)構(gòu)包括所述患者的心臟、 頸部、頭部、胸部、腹部、臂或腿中的多個(gè)動脈的部分的至少一個(gè)。
22. -種用于使用至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來提供患者特異性血流信息的方法，所述至少 一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括觸摸屏，所述方法包括： 基于患者特異性數(shù)據(jù)在所述觸摸屏上顯示三維模型，所述三維模型表示所述患者的解 剖結(jié)構(gòu)的至少一部分； 接收與所述觸摸屏上由用戶控制的至少一個(gè)指向物體指示的第一位置有關(guān)的第一輸 入，所述觸摸屏上的所述第一位置指示所述顯示的三維模型中的第一位置； 在所述觸摸屏上顯示第一信息，所述第一信息指示所述三維模型中由所述第一輸入指 示的所述第一位置處的血流特征； 接收指示所述三維模型的修改的第二輸入；以及 基于所述三維模型的所述修改確定關(guān)于所述解剖結(jié)構(gòu)中的所述血流特征的第二信息。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其還包括： 接收與檢查模式的選擇或治療計(jì)劃模式的選擇對應(yīng)的模式選擇輸入； 其中在所述檢查模式下接收所述第一輸入且在所述治療計(jì)劃模式下接收所述第二輸 入。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述第二輸入與所述觸摸屏上由所述至少一個(gè) 指向物體指示的第二位置有關(guān)，所述觸摸屏上的所述第二位置指示用于所述修改的所述三 維模型中的第二位置。
25. -種在至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上使用的非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其含有用于執(zhí)行 用于提供患者特異性血流信息的方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行編程指令，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 包括觸摸屏，所述方法包括： 基于患者特異性數(shù)據(jù)顯示表示所述患者的解剖結(jié)構(gòu)的至少一部分的三維模型； 接收與所述觸摸屏上由用戶控制的至少一個(gè)指向物體指示的第一位置有關(guān)的第一輸 入，所述第一輸入指示放置在所述解剖結(jié)構(gòu)中的支架的位置； 在所述觸摸屏上顯示所述三維模型上的所述支架；以及 基于所述三維模型的修改來確定關(guān)于所述三維模型中的多個(gè)位置處的血流特征的第 二信息，所述三維模型的修改反映所述支架在所述第一輸入中指示的所述位置處的所述放 置。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述方法還包括： 接收指示所述支架的大小的第二輸入；以及 基于反映所述支架的所述指示大小的所述三維模型的修改來確定關(guān)于所述三維模型 中的所述多個(gè)位置處的所述血流特征的第三信息。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中接收所述第二輸入包括： 相對于所述觸摸屏捏拉位于分開位置的所述至少一個(gè)指向物體中的兩個(gè)，以及 基于所述捏拉的特征來確定所述支架的大小變化。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述支架的所述大小包括 長度、近端直徑或遠(yuǎn)端直徑。
29. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述方法還包括： 接收指示所述支架的位置變化的第二輸入；以及 基于反映所述支架位置的所述指示變化的所述三維模型的修改來確定關(guān)于所述三維 模型中的所述多個(gè)位置處的所述血流特征的第三信息。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中接收所述第二輸入包括： 沿所述顯示的三維模型拖動所述至少一個(gè)指向物體，以及 基于所述拖動的特征來確定所述支架位置的所述變化。
【文檔編號】G06F3/0488GK104246832SQ201380020548
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月14日
【發(fā)明者】格里高利·理查德·哈特, 約翰·亨利·史蒂文斯 申請人:哈特弗羅公司