一种冠脉微循环阻力指数的确定方法及装置与流

本技术涉及医学图像处理，尤其是涉及一种冠脉微循环阻力指数的确定方法及装置。背景技术：1、冠脉血流动力学是研究冠状动脉血流的生理学和病理学过程的学科。冠状动脉是心脏的主要供血管，提供心肌细胞所需的氧气和营养物质。在正常情况下，冠状动脉血流受多种因素影响，包括心率、心肌代谢、血管张力、血液黏度、动脉硬化等因素。当冠状动脉狭窄或堵塞时，血流受到阻碍，导致心肌缺血甚至梗死。2、冠脉循环系统95％的阻力均来自于冠脉微循环系统。对于心肌缺血的现代观点认为，除了心外膜血管的粥样硬化和持续性血管痉挛，冠脉微血管功能障碍(coronarymicrovascular dysfunction，cmd)也会导致心肌缺血事件的发生。心外膜血管病因可以与微血管功能病因叠加，共同导致缺血事件的发生。cmd在有心血管危险因素的患者中普遍存在，并且与不良事件风险增加相关，是导致冠心病(cad)的一个重要原因。冠脉微循环阻力指数(imr)是评价冠脉微循环功能障碍精确、稳定的方法。其中，基于导丝的有创微循环功能指数可以直观的反冠脉微血管功能障碍cmd的情况和严重程度。但现有通过压力导丝采用热稀释法测量imr，测量过程中需要保持充血状态，且热稀释法需要分步多次注射生理盐水以准确测量imr数值，因此存在手术时间长，手术难度高，压力导丝耗材价格贵等问题。并且在临床中对于冠脉血管的每一个分支，如果想知道其imr都需要单独进行测量，手术风险和成本大大增加。技术实现思路1、有鉴于此，本技术的目的在于提供一种冠脉微循环阻力指数的确定方法及装置，基于冠脉造影图像和目标患者的特异性数据，确定目标患者冠状中各分支的微循环阻力指数，可大大降低手术时间、成本和相关测量风险。2、本技术实施例提供了一种冠脉微循环阻力指数的确定方法，所述确定方法包括：3、获取目标患者的主动脉压力、造影剂充盈冠脉的总流动时间以及通过目标二维冠脉造影图像所确定的二维冠脉血管模型；4、根据所述二维冠脉血管模型和所述总流动时间，进行冠脉流量分析处理，确定冠脉充血总流量；5、根据所述二维冠脉血管模型和所述冠脉充血总流量，进行流量分配处理，确定冠脉中各分支出口流量；6、基于所述主动脉压力、二维冠脉血管模型以及冠脉中各分支出口流量，并结合血液相关物理特性参数作为输入条件，输入至通过微循环网络模型和血流动力学仿真模型所确定出的耦合模型中，确定冠脉血管各位置处的压力和速度；7、基于冠脉血管各位置处的压力和速度，确定各冠脉分支的微循环阻力指数。8、可选的，通过以下步骤确定二维冠脉血管模型：9、获取血管处于舒张状态和血管内造影剂充盈的单张初始二维冠脉造影图像；10、对所述初始二维冠脉造影图像进行图像预处理，确定出清晰度提高以及边缘识别能力增强的目标二维冠脉造影图像；11、对所述目标二维冠脉造影图像进行血管图像分割处理，确定出所述二维冠脉血管模型。12、可选的，所述根据所述二维冠脉血管模型和所述流动时间，进行冠脉流量分析处理，确定冠脉充血总流量，包括：13、对所述二维冠脉血管模型中的血管轮廓进行等效圆扩充处理，确定出所述目标患者冠脉的近似总体积；14、将所述近似总体积与造影剂充盈冠脉所需的流动时间的比值，确定为静息基线流量；15、获取充血修正系数，并利用所述充血修正系数对所述静息基线流量进行修正，确定出冠脉充血总流量。16、可选的，通过以下步骤确定血流动力学仿真模型：17、获取训练样本；所述训练样本中包括多个二维冠脉血管模型样本，以及每个二维冠脉血管模型样本各自对应的主动脉压力、冠脉中各分支出口流量、血液相关物理特性参数以及冠脉各位置处的压力和流速信息；18、将训练样本中多个二维冠脉血管模型样本，以及每个二维冠脉血管模型样本各自对应的主动脉压力、冠脉中各分支出口流量、血液相关物理特性参数作为输入，将冠脉各位置处的压力和流速信息作为输出进行模型训练，得到血流动力学仿真模型。19、可选的，通过以下步骤确定微循环网络模型：20、根据目标二维冠脉造影图像，采用异速生长定律预测未被分割的微小支冠脉管径分布，构建出树状结构的微循环网络模型。21、可选的，所述基于冠脉血管各位置处的压力和速度，确定各冠脉分支的微循环阻力指数，包括：22、针对每个冠脉分支，基于确定出的冠脉血管各位置处的压力，确定该冠脉分支指定位置处的出口压力；23、基于确定出的冠脉血管各位置处的速度，采用累加方式，确定血液从冠脉入口流至该冠脉分支指定位置处的分支血流时间；24、将该冠脉分支指定位置处的出口压力与分支血流时间的乘积，确定为该冠脉分支的微循环阻力指数。25、可选的，通过以下步骤确定耦合模型：26、将所述微循环网络模型与血流动力学仿真模型的出口进行耦合连接，得到所述耦合模型。27、本技术实施例还提供了一种冠脉微循环阻力指数的确定装置，所述确定装置包括：28、获取模块，用于获取目标患者的主动脉压力、造影剂充盈冠脉的总流动时间以及通过目标二维冠脉造影图像所确定的二维冠脉血管模型；29、处理模块，用于根据所述二维冠脉血管模型和所述总流动时间，进行冠脉流量分析处理，确定冠脉充血总流量；30、分配模块，用于根据所述二维冠脉血管模型和所述冠脉充血总流量，进行流量分配处理，确定冠脉中各分支出口流量；31、第一确定模块，用于基于所述主动脉压力、二维冠脉血管模型以及冠脉中各分支出口流量，并结合血液相关物理特性参数作为输入条件，输入至通过微循环网络模型和血流动力学仿真模型所确定出的耦合模型中，确定冠脉血管各位置处的压力和速度；32、第二确定模块，用于基于冠脉血管各位置处的压力和速度，确定各冠脉分支的微循环阻力指数。33、可选的，所述确定装置还包括第一构建模块，所述第一构建模块用于通过以下步骤确定二维冠脉血管模型：34、获取血管处于舒张状态和血管内造影剂充盈的单张初始二维冠脉造影图像；35、对所述初始二维冠脉造影图像进行图像预处理，确定出清晰度提高以及边缘识别能力增强的目标二维冠脉造影图像；36、对所述目标二维冠脉造影图像进行血管图像分割处理，确定出所述二维冠脉血管模型。37、可选的，所述处理模块在用于根据所述二维冠脉血管模型和所述流动时间，进行冠脉流量分析处理，确定冠脉充血总流量时，所述处理模块用于：38、对所述二维冠脉血管模型中的血管轮廓进行等效圆扩充处理，确定出所述目标患者冠脉的近似总体积；39、将所述近似总体积与造影剂充盈冠脉所需的流动时间的比值，确定为静息基线流量；40、获取充血修正系数，并利用所述充血修正系数对所述静息基线流量进行修正，确定出冠脉充血总流量。41、可选的，所述确定装置还包括第二构建模块，所述第二构建模块用于通过以下步骤确定血流动力学仿真模型：42、获取训练样本；所述训练样本中包括多个二维冠脉血管模型样本，以及每个二维冠脉血管模型样本各自对应的主动脉压力、冠脉中各分支出口流量、血液相关物理特性参数以及冠脉各位置处的压力和流速信息；43、将训练样本中多个二维冠脉血管模型样本，以及每个二维冠脉血管模型样本各自对应的主动脉压力、冠脉中各分支出口流量、血液相关物理特性参数作为输入，将冠脉各位置处的压力和流速信息作为输出进行模型训练，得到血流动力学仿真模型。44、可选的，所述确定装置还包括第三构建模块，所述第三构建模块用于通过以下步骤确定微循环网络模型：45、根据目标二维冠脉造影图像，采用异速生长定律预测未被分割的微小支冠脉管径分布，构建出树状结构的微循环网络模型。46、可选的，所述第二确定模块在用于基于冠脉血管各位置处的压力和速度，确定各冠脉分支的微循环阻力指数时，所述第二确定模块用于：47、针对每个冠脉分支，基于确定出的冠脉血管各位置处的压力，确定该冠脉分支指定位置处的出口压力；48、基于确定出的冠脉血管各位置处的速度，采用累加方式，确定血液从冠脉入口流至该冠脉分支指定位置处的分支血流时间；49、将该冠脉分支指定位置处的出口压力与分支血流时间的乘积，确定为该冠脉分支的微循环阻力指数。50、可选的，所述确定装置还包括第四构建模块，所述第四构建模块用于通过以下步骤确定耦合模型：51、将所述微循环网络模型与血流动力学仿真模型的出口进行耦合连接，得到所述耦合模型。52、本技术实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上述的确定方法的步骤。53、本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上述的确定方法的步骤。54、本技术实施例提供的一种冠脉微循环阻力指数的确定方法及装置，所述确定方法包括：获取目标患者的主动脉压力、造影剂充盈冠脉的总流动时间以及通过目标二维冠脉造影图像所确定的二维冠脉血管模型；根据所述二维冠脉血管模型和所述总流动时间，进行冠脉流量分析处理，确定冠脉充血总流量；根据所述二维冠脉血管模型和所述冠脉充血总流量，进行流量分配处理，确定冠脉中各分支出口流量；基于所述主动脉压力、二维冠脉血管模型以及冠脉中各分支出口流量，并结合血液相关物理特性参数作为输入条件，输入至通过微循环网络模型和血流动力学仿真模型所确定出的耦合模型中，确定冠脉血管各位置处的压力和速度；基于冠脉血管各位置处的压力和速度，确定各冠脉分支的微循环阻力指数。55、这样，基于冠脉造影图像和目标患者的特异性数据，确定目标患者冠状中各分支的微循环阻力指数，可大大降低手术时间、成本和相关测量风险。并且本方案只需要一张二维冠脉造影图像就能评估冠脉微循环阻力指数，从而大大拓展了技术的适用范围。56、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。