一种临床智能经皮激光心肌血运重建的方法

摘要

本发明公开了一种临床智能经皮激光心肌血运重建的方法。使用本发明能够整体优化经皮激光心肌血运重建过程中打孔位置、数量、深度、孔径以及能量，具有在满足缺血心肌灌注情况下，心肌打孔数目最少，均匀分布，且对激光打孔周围心肌热损伤最小的效果。本发明首先确定心肌组织的缺血区域及所需要的总血流量范围，然后对心肌组织的缺血区域进行网格划分，然后针对每一个网格，计算激光孔道的打孔位置、数量、激光能量、打孔时间、激光孔道的深度和孔径，并给出了优化方法。

主权项

一种临床智能经皮激光心肌血运重建的方法，其特征在于，包括如下步骤：第1步，确定心肌组织的缺血区域，根据临床经验评估所需要的总血流量范围；第2步，根据心肌壁的厚度对心肌组织的缺血区域进行网格划分，将一定厚度范围内的心肌组织划分在同一个网格中，并对所有网格进行编号；记录各网格区域内心肌壁的厚度范围；第3步，针对每一个网格，首先从网格中心肌壁最厚部位打第1个激光孔道，其中，在超声心动图检查舒张期心肌壁厚度<8mm处不打孔；初步确定激光的输出功率P；第4步，针对当前激光孔道i，根据公式(1)确定当前激光孔道的打孔时间t_i，$\frac{P(t_i-t_0)}{\rho (q+63c)}=\frac{{\lambda }^2{z}_i^3}{3{\mathrm{\pi \omega }}_0^2}+{\mathrm{\pi \omega }}_0^2{z}_i---\left(1\right)$其中，P为激光的输出功率；t₀为从激光发射到心肌组织因激光作用开始发生汽化所经历的时间；ρ为心肌组织的密度；q为心肌组织的汽化热；c为心肌组织的比热；λ为激光波长；z_i为第i个激光孔道的深度，其中，激光孔道的剩余心肌壁厚度大于等于4mm；ω₀为z_i＝0处的高斯光束的束腰半径；第5步，利用步骤4确定的打孔时间t_i，采用公式(2)计算激光器的阈值功率P_c,i；$P_{c,i}=2{\mathrm{q\rho k}}^{\frac{1}{2}}{t_i}^{\frac{-1}{2}}---\left(2\right)$其中，k为热扩散率；将计算获得的阈值功率P_c,i与激光输出功率P进行比较，如果P＜P_c,i，则调大激光的输出功率，重新计算打孔时间，直到P≥P_c,i，执行第6步；第6步，根据第5步最终确定的激光输出功率P和打孔时间t_i，利用公式(3)确定当前激光孔道的孔径d_i；$d_i=\frac{{\omega }_0}{\sqrt{2}}\sqrt{ln\frac{{\mu }_{a}P(t_i-t_0)}{{\mathrm{\pi \omega }}^2[1+{\left(\frac{{\mathrm{\lambda z}}_i}{{\mathrm{\pi \omega }}_0^2}\right)}^2](63c\rho +\rho q)}}---\left(3\right)$其中，μ_a为心肌组织对激光的吸收系数；ω为高斯光束在心肌内任一深度的束腰半径；如果d_i位于设定的孔径范围内，则执行第7步，否则增加激光孔道的深度后、重新计算打孔时间和阈值功率P_c,i，直到P≥P_c,i且d_i位于设定的孔径范围内；如果激光孔道的深度已经达到最大值，即剩余心肌壁厚度为4mm，则最大激光孔道深度为最终的激光孔道的深度；第7步，根据公式(4)确定当前激光孔道的灌注量V_i，$V_i=\frac{{{\mathrm{\pi d}}_i}^4\Delta p}{128{\mathrm{\eta h}}_i}---\left(4\right)$其中，Δp为左室内压，η为血液粘滞度；若V_i在设定的单个激光孔道的灌注量范围内，则激光开始进行打孔操作，否则放弃打孔，重新选取激光输出功率P后，返回第4步；第8步，将前i次打孔的累积灌注量V_i,sum与缺血心肌所需总血流量的最大值进行比较，如果则按照第4步～第7步进行下一次打孔，其中，下一个激光孔道的位置为：与当前激光孔道间隔1cm；当结束打孔。