。
[0054]圖9A至圖9E示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的與導(dǎo)管檢測(cè)和去除有關(guān)的各個(gè)圖像處理階段。
[0055]圖1OA至圖1OB示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的其強(qiáng)度剖面中導(dǎo)管的示例性模型和造影溶液的影響。
[0056]圖1lA至圖1lB示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的使用基于疊加的導(dǎo)管去除方法的特征。
[0057]圖12示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的適合于處理血管內(nèi)和血管造影圖像數(shù)據(jù)的各種軟件和硬件組件的示意圖。
[0058]圖13A和圖13B示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的用于撤回的示例性O(shè)CT和血管造影數(shù)據(jù)表的示意圖。
[0059]圖14示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的用于撤回的示例性血管造影數(shù)據(jù)表的示意圖。
[0060]圖15示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的示例性配準(zhǔn)表的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0061]以下描述參照附圖，附圖示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例。其它實(shí)施例是可以的，并且在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對(duì)實(shí)施例實(shí)施修改。因此，以下詳細(xì)描述并不限制本發(fā)明；準(zhǔn)確地說，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書限定。
[0062]如上所述，存在與血管和外周血管診斷系統(tǒng)有關(guān)的挑戰(zhàn)，諸如與實(shí)施多種成像技術(shù)(諸如血管造影術(shù)、OCT和IVUS)的配準(zhǔn)有關(guān)的挑戰(zhàn)。部分地，本發(fā)明涉及在導(dǎo)管室和其它設(shè)施中用于收集來自受試者的數(shù)據(jù)并有助于改進(jìn)一種或多種這些限制的各種系統(tǒng)、其組件和方法。收集的數(shù)據(jù)通常涉及患者心血管或外周血管系統(tǒng)，并且可以包括圖像數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)、心率和如本文中描述的其它類型的數(shù)據(jù)。
[0063]另外，在一個(gè)實(shí)施例中，使用光學(xué)相干斷層掃描探針和其它相關(guān)的OCT組件收集圖像數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用IVUS探針和其它相關(guān)的IVUS組件收集圖像數(shù)據(jù)。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，使用FFR探針和其它相關(guān)的FFR組件收集壓力數(shù)據(jù)。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，使用電極和其它相關(guān)的組件收集EKG、心率和其它受試者數(shù)據(jù)。
[0064]另外，本發(fā)明的一些實(shí)施例適合于處理多種成像模式。因此，部分地，本發(fā)明涉及配置為配準(zhǔn)以下0CT、IVUS, FFR和血管造影術(shù)中的一種或多種的多模式診斷系統(tǒng)及其組件。OCT數(shù)據(jù)和圖像處理結(jié)果可以用于通過提供輸入到血管造影特定軟件模塊來改善對(duì)血管造影圖像幀的處理。
[0065]在一個(gè)實(shí)施例中，IVUS成像部件也可以并入與收集血管造影數(shù)據(jù)共同使用的數(shù)據(jù)收集探針。此外，也可以使用適合的壓力變換器和探針實(shí)施FFR壓力測(cè)量。在一個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)FR數(shù)據(jù)收集探針或變換器可以包括無線發(fā)射器，并且使用無線接收器接收FFR數(shù)據(jù)和將FFR數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器。通過將系統(tǒng)與血管造影設(shè)備或其中儲(chǔ)存了血管造影數(shù)據(jù)的醫(yī)院數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)OCT和/或IVUS圖像與血管造影圖像的比較和配準(zhǔn)。
[0066]在一個(gè)實(shí)施例中，諸如臨床醫(yī)生的用戶與具有用于從上至下、縱向橫截面或大體上與血管的縱軸平行的橫截面來顯示受試者的血管的圖像的相關(guān)用戶界面的工作站或服務(wù)器互動(dòng)。配準(zhǔn)過程可以包括各種步驟和圖像處理和特征檢測(cè)軟件模塊。在一個(gè)實(shí)施例中，用戶或系統(tǒng)激活血管內(nèi)成像，同時(shí)采集血管造影圖像。血管內(nèi)成像的血管和成像導(dǎo)管可以顯示為圖形用戶界面的一部分。血管內(nèi)腔邊界可以在每個(gè)血管內(nèi)和血管造影圖像中被識(shí)另IJ，并且彼此相關(guān)以維持不同視圖上的相同血管段。
[0067]由于通過導(dǎo)絲引入了成像導(dǎo)管，導(dǎo)絲可以用作錨定路徑，和用于提供方向信息，諸如在相關(guān)成像段中哪個(gè)端點(diǎn)是遠(yuǎn)端的和哪個(gè)端點(diǎn)是近端的。在一個(gè)實(shí)施例中，引導(dǎo)導(dǎo)管沿導(dǎo)絲滑動(dòng)以在血管中定位具有一個(gè)或多個(gè)成像設(shè)備的探針尖端。在一個(gè)實(shí)施例中，這樣處理血管造影成像數(shù)據(jù)，從而在己識(shí)別引導(dǎo)導(dǎo)管后從圖像去除引導(dǎo)導(dǎo)管。
[0068]在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)軟件模塊用于生成和跟蹤給定血管造影數(shù)據(jù)幀的血管中心線。在一個(gè)實(shí)施例中，本文中也稱為中心線的血管中心線是基于用于標(biāo)記帶的一個(gè)血管造影數(shù)據(jù)幀的各候選子集的迭代評(píng)估生成的模型或模擬，該標(biāo)記帶與血管造影數(shù)據(jù)收集期間引入的光學(xué)或聲學(xué)傳感器或其它成像或數(shù)據(jù)收集傳感器有關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)程序軟件模塊(諸如實(shí)施維特比算法的一個(gè)或多個(gè)步驟的軟件模塊)可以用于跟蹤標(biāo)記帶。在一個(gè)實(shí)施例中，維特比算法用于不透射線標(biāo)記跟蹤。通常通過其它算法或其組合處理中心線的產(chǎn)生和跟蹤。在一個(gè)實(shí)施例中，通過用于發(fā)現(xiàn)兩個(gè)遠(yuǎn)點(diǎn)之間最短路徑的算法或過程的組合(諸如Hessian圖像上的快速行進(jìn)算法和改進(jìn)的Dijkstra算法)來生成血管中心線。
[0069]圖1示出系統(tǒng)5，系統(tǒng)5包括適于收集數(shù)據(jù)或檢測(cè)受試者10的特征或感測(cè)受試者10的狀況或診斷受試者10的各種數(shù)據(jù)收集子系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，受試者設(shè)置在適合的支撐體12上，諸如桌、床或椅或其它適合的支撐體。典型地，受試者10是具有感興趣的特定區(qū)域25的人類或其它動(dòng)物。
[0070]部分地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及對(duì)通過穿過血管的成像導(dǎo)管采集的血管內(nèi)圖像或數(shù)據(jù)和導(dǎo)管穿過時(shí)拍攝的血管的外部血管造影圖像的配準(zhǔn)。圖2A示出感興趣區(qū)域的放大但也是概括的示意圖。
[0071]在典型的OCT數(shù)據(jù)采集程序中，導(dǎo)管插在導(dǎo)絲上以將探針引導(dǎo)至靶血管的遠(yuǎn)端。探針30可以包括一種或多種標(biāo)記。在一個(gè)實(shí)施例中，探針30上設(shè)置的標(biāo)記是不透射線的標(biāo)記帶。圖2A中也示出部分包圍光纖33的扭矩線110。探針30設(shè)置在血管的內(nèi)腔50中。內(nèi)腔50中也顯示有導(dǎo)絲115。導(dǎo)絲115用于將設(shè)置在導(dǎo)管中的探針尖端和扭轉(zhuǎn)絲定位到內(nèi)腔。來自探針尖端的光λ示出為指向具有內(nèi)腔50的血管的壁。
[0072]圖2Β中示出關(guān)于示例性血管內(nèi)數(shù)據(jù)收集探針的其它細(xì)節(jié)。如圖2Β中所示，諸如OCT、IVUS, FRR或其它數(shù)據(jù)收集探針的血管內(nèi)數(shù)據(jù)收集探針120包括配置為如由虛線所示定向光的作為探針尖端的部分的光纖33。諸如聚合物護(hù)套的護(hù)套125包圍包括光束定向元件(諸如透鏡或反射鏡)的探針尖端。顯示光λ沿虛線離開光束定向器。光纖33設(shè)置在扭轉(zhuǎn)絲110中，扭轉(zhuǎn)絲110也設(shè)置在護(hù)套120內(nèi)。如示出的，光纖33與PIU35聯(lián)接。
[0073]如圖2Β中所示，諸如不透射線標(biāo)記的標(biāo)記或標(biāo)記帶130是數(shù)據(jù)收集探針120的部分。標(biāo)記可由血管造影系統(tǒng)檢測(cè)，并且當(dāng)標(biāo)記穿過多個(gè)血管造影數(shù)據(jù)幀時(shí)可以被跟蹤。如示出的，從扭轉(zhuǎn)絲127的右邊緣到光束定向元件(諸如透鏡或反射鏡)的距離是LI。
[0074]另外，從扭轉(zhuǎn)絲127的右邊緣到標(biāo)記130的右邊緣的距離是L2。標(biāo)記130的厚度是L3。從標(biāo)記130的遠(yuǎn)端邊緣(顯示為標(biāo)記的左側(cè))到扭轉(zhuǎn)絲127的距離是L3+L2。在一個(gè)實(shí)施例中，LI的范圍為從約0.3mm至約0.9mm。在一個(gè)實(shí)施例中，L2的范圍為從約0.6mm至約1.4mm。在一個(gè)實(shí)施例中，L3的范圍為從約0.5mm至約1.5mm。
[0075]在一個(gè)實(shí)施例中，諸如OCT探針的數(shù)據(jù)收集探針可以包括三個(gè)不透射線標(biāo)記帶。位于探針的遠(yuǎn)端處的遠(yuǎn)端標(biāo)記在整個(gè)采集期間保持固定。中間標(biāo)記位于撤回前在離遠(yuǎn)端標(biāo)記27mm處的成像核心處。近端標(biāo)記位于離成像核心50mm處，并且撤回期間該距離保持固定。
[0076]撤回期間，基于處理器的系統(tǒng)(諸如圖1中的系統(tǒng)22)記錄現(xiàn)場(chǎng)血管造影，并且以造影劑和標(biāo)記或探針顯示血管。典型地，大部分時(shí)間標(biāo)記是可見的?？蛇x地，在沒有任何造影劑的情況下記錄一些幀，如圖6C中所示，從而導(dǎo)絲和標(biāo)記是清楚可見的。這提供了穿過血管的撤回跟蹤的良好指示。
[0077]圖3A示出配置為顯示多個(gè)面板的示例性圖像用戶界面?？梢允褂弥T如服務(wù)器50或工作站87的計(jì)算設(shè)備或另一種適合的計(jì)算設(shè)備來實(shí)施該圖像用戶界面。右上面板示出幀血管造影圖像數(shù)據(jù)。如圖像中所示，使用血管內(nèi)成像技術(shù)將設(shè)置在上點(diǎn)或光標(biāo)3和下點(diǎn)或光標(biāo)4之間的一段血管成像為撤回的一部分。具體地，當(dāng)實(shí)施OCT撤回時(shí)，獲得血管造影數(shù)據(jù)。
[0078]左上面板中示出動(dòng)脈的示例性橫截面。在左上OCT圖像中，示出數(shù)據(jù)收集探針的橫截面的右邊的側(cè)支?；旧峡缭接脩艚缑娴南旅姘灏ㄓ牲c(diǎn)或光標(biāo)3、4示出的血管造影圖像中示出的設(shè)置在遠(yuǎn)端點(diǎn)和近端點(diǎn)之間的血管的縱向圖像。放大鏡圖標(biāo)可以用于在OCT或血管造影圖像上進(jìn)行放大或縮小。鉛筆圖標(biāo)可以用于在OCT或血管造影圖像上進(jìn)行測(cè)量?？梢酝ㄟ^使用播放、回看或前進(jìn)視頻用戶界面控制在右上面板中將血管造影數(shù)據(jù)幀作為視頻播放。
[0079]在左上OCT圖像中，成角度軸示出用于在下面板中顯示縱向模式的剖面?？v向模式是通過結(jié)合多個(gè)橫截面視圖(諸如左上象限界面中所示出的橫截面視圖)而生成的。在L模式中，三角4’配置為示出感興趣的一幀的書簽標(biāo)記的位置。使用回看、播放和前進(jìn)L模式用戶界面可以以動(dòng)畫的方式推進(jìn)或回看或示出縱向視圖或L模式，但L模式中示出的垂直線與以上橫截面OCT圖像中示出的血管的橫截面切片對(duì)應(yīng)。通過選擇L模式中的播放和回看按鈕，隨著下面板中垂直線以L模式移動(dòng)，在上OCT圖像中示出不同橫截面，對(duì)應(yīng)的垂直線前進(jìn)或后退。
[0080]在一個(gè)實(shí)施例中，用于顯示和執(zhí)行圖3A和3B的用戶界面的計(jì)算設(shè)備包括包含圖像數(shù)據(jù)(諸如血管的橫截面視圖)的存儲(chǔ)器。計(jì)算設(shè)備可以包括機(jī)器可讀介質(zhì)或包括用于顯示圖像用戶界面(諸如界面142)的一個(gè)或多個(gè)軟件模塊的其它存儲(chǔ)器。該界面可以包括多個(gè)面板、菜單或其它可顯示區(qū)域。這些面板或區(qū)域可以顯示在諸如顯示器82的一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控器上。使用可包括一種或多種有線、光學(xué)、無線或其它數(shù)據(jù)交換連接的網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算設(shè)備可以與監(jiān)控器23交換諸如圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。
[0081]控制器或輸入設(shè)備127可以通過網(wǎng)絡(luò)120與示出的其它設(shè)備或系統(tǒng)有線、光學(xué)或以其他方式通信?？刂破骺梢杂糜趯⒅噶钚盘?hào)發(fā)送到運(yùn)行界面142的計(jì)算系統(tǒng)100。界面142可以顯示來自圖1的系統(tǒng)5、圖14的系統(tǒng)300或本文中描述的其它數(shù)據(jù)源、系統(tǒng)或軟件模塊的數(shù)據(jù)。界面142可以包括響應(yīng)于來自控制器127的控制信號(hào)而變化的一種或多種菜單和其它部分?？刂破?27可以包括處理器或適合的可編程ASIC?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡(luò)120或通過其它連接發(fā)送控制信號(hào)。
[0082]計(jì)算設(shè)備100可以包括服務(wù)器計(jì)算機(jī)、客戶端用戶計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)、手提電腦、平板PC、臺(tái)式電腦、控制系統(tǒng)、微處理器或能夠(順序地或以其他方式)執(zhí)行指定要由該計(jì)算設(shè)備進(jìn)行的行動(dòng)的一組指令的任何計(jì)算設(shè)備。此外，當(dāng)說明單個(gè)計(jì)算設(shè)備時(shí)，術(shù)語“計(jì)算設(shè)備”還應(yīng)包括單個(gè)地或共同地執(zhí)行一組(或多組)指令以實(shí)施任何一種或多種軟件特征或方法的計(jì)算設(shè)備的任何集合，諸如界面142.
[0083]圖3B示出圖像用戶界面142的代表。界面142包括多個(gè)面板。如示出的，在一個(gè)實(shí)施例中，存在四個(gè)主面板150、155、160和165。這些面板包括示出該實(shí)施例中的血管造影數(shù)據(jù)的輔助顯示面板150、橫截面視圖或B模式顯示面板155、內(nèi)腔剖面面板160和L模式顯示面板165。在一個(gè)實(shí)施例中，界面也包括多個(gè)工具欄B1、B2和B3。在面板150中，三種標(biāo)記示出為血管造影圖像上堆疊的十字。頂部標(biāo)記與面板160中示出的近端參考幀對(duì)應(yīng)。中間標(biāo)記與面板160中示出的最小內(nèi)腔面積幀或面板155中示出的激活OCT幀對(duì)應(yīng)。底部標(biāo)記與面板160中示出的遠(yuǎn)端參考幀對(duì)應(yīng)。使用圖3A和3B中的界面可以顯示的圖像數(shù)據(jù)的血管造影幀和OCT幀可以如本文中概括地處理和配準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，交換設(shè)備訪問配準(zhǔn)表以顯示配準(zhǔn)的幀。
[0084]圖3B示出面板160中的在OCT探針的撤回期間成像的血管的作為內(nèi)腔剖面的一部分的最小內(nèi)腔面積圖。D和P箭頭示出沿成像血管的近端和遠(yuǎn)端方向。具有部分LI和L2的示出為線的剖面在面板155的橫截面視圖中示出，并且也由L模式面板165中的部分LI和L2示出。示出信息欄B1、測(cè)量欄B2和菜單欄B3。
[0085]如示出的，可以測(cè)量諸如動(dòng)脈的血管相對(duì)于如示出的示例性測(cè)量距離為119.88mm的兩個(gè)端點(diǎn)的距離。另外，選擇的參考幀的各端處可以示出平均直徑以用于測(cè)量血管，諸如遠(yuǎn)端和近端參考幀處的平均直徑值分別為39.2mm和44.2_。如示出的，ML A為約22mm2。在ML A幀處，血管平均直徑為約2.11mm，并且直徑狹窄百分比相對(duì)于近端和遠(yuǎn)端參考幀的平均直徑為25.4%。
[0086]將圖3A和圖3B的用戶界面中示出的所有三個(gè)圖像配準(zhǔn)，從而可以通過與OCT圖像中的幀同步地移動(dòng)點(diǎn)示出沿著血管造影圖像中的血管的端部之間的線的運(yùn)動(dòng)。相應(yīng)地，當(dāng)一個(gè)點(diǎn)沿血管部分移動(dòng)時(shí)，也通過橫截面OCT圖像或L模式OCT圖像或兩者中的移動(dòng)幀標(biāo)識(shí)符示出沿著血管造影圖像中示出的中心線的運(yùn)動(dòng)。
[0087]最初，近端標(biāo)記帶可以位于冠狀支管口附近，因此撤回期間通過大量造影劑將其關(guān)閉。按恒速通過血管撤回導(dǎo)管。由于血管部分沿撤回的不同投影縮短，血管造影圖像面(2D)中標(biāo)記沒有以恒速移動(dòng)。此外，由于心臟運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于血管的解剖，標(biāo)記表現(xiàn)出不同的“鋸切”運(yùn)動(dòng)。在一些血管造影幀中，由于與快速心臟運(yùn)動(dòng)結(jié)合的快速撤回運(yùn)動(dòng)，標(biāo)記帶顯得不清楚/很模糊。局部鄰域中的標(biāo)記的對(duì)比度可能低。其它特征(諸如投影縮短的分支、背景結(jié)構(gòu)等)可能被誤認(rèn)為是標(biāo)記帶中的任一種。
[0088]數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)5包括非侵入性成像系統(tǒng)，諸如核磁共振、X射線、計(jì)算機(jī)輔助斷層掃描或其它適合的非侵入性成像技術(shù)。如這種非侵入性成像系統(tǒng)的非限制性實(shí)例所示的，示出諸如適于生成電影的血管造影系統(tǒng)20。血管造影系統(tǒng)20可以包括熒光鏡檢查系統(tǒng)。血管造影系統(tǒng)20配置為非侵入性成像受試者10，從而當(dāng)使用探針30實(shí)施撤回程序時(shí)生成典型地圖像數(shù)據(jù)幀形式的血管造影數(shù)據(jù)幀，從而使用一種或多種成像技術(shù)(例如，諸如OCT或IVUS)中的血管造影對(duì)受試者10的區(qū)域25中的血管成像。
[0089]血管造影系統(tǒng)20與血管造影數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和圖像管理系統(tǒng)22通信，在一個(gè)實(shí)施例中，血管造影數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和圖像管理系統(tǒng)22可以實(shí)現(xiàn)為工作站或服務(wù)器。在一個(gè)實(shí)施例中，在血管造影系統(tǒng)20的檢測(cè)器上直接實(shí)施與收集的血管造影信號(hào)有關(guān)的數(shù)據(jù)處理。通過血管造影數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和圖像管理22儲(chǔ)存和管理來自系統(tǒng)20的圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)服務(wù)器50或工作站87處理系統(tǒng)22的函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)系統(tǒng)20生成諸如x射線的電磁輻射。系統(tǒng)20也接收穿過受試者10后的這種輻射。進(jìn)而，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)22使用來自血管造影系統(tǒng)20的信號(hào)，以對(duì)包括區(qū)域25的受試者10的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域成像。
[0090]如該具體實(shí)例中所示，感興趣的區(qū)域25是血管或外周血管系統(tǒng)(諸如特定血管)的子集。這可以使用OCT成像?；趯?dǎo)管的數(shù)據(jù)收集探針30被引入受試者10，并且設(shè)置在特定血管(諸如例如冠狀動(dòng)脈)的內(nèi)腔中。探針30可以是各種類型的數(shù)據(jù)收集探針，諸如例如OCT探針、FFR探針、IVUS探針、結(jié)合兩種或多種前述的特征的探針以及適于在血管內(nèi)成像的其它探針。探針30典型地包括探針尖端、一種