充血或失血管腔的血管內超聲圖像處理制造技術

本發明專利技術公開了用于對充血或失血管腔的血管內超聲圖像處理的技術。導管組件可包括具有成像元件的血管內成像設備，以對脈管系統成像并產生成像數據。包括可編程處理器的成像引擎可以與血管內成像設備通信。成像引擎可以確定脈管系統的管腔狀態，所確定的管腔狀態指示脈管系統是充血還是血液清除的。成像引擎可以執行信號處理以增強生成的圖像數據。最后，成像引擎可以基于增強的成像數據和所確定的管腔狀態來生成圖像。

Intravascular ultrasound image processing of congested or bleeding lumen

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】充血或失血管腔的血管內超聲圖像處理
本專利技術涉及血管內成像和血管內圖像數據處理的領域。
技術介紹
血管內成像通常用于在診斷上識別血管的顯著特征。例如，醫療專業人員可以使用血管內成像系統來幫助識別和定位血管中的阻塞或損傷。常見的血管內成像系統包括血管內超聲(IVUS)系統以及光學相干斷層掃描(OCT)系統。IVUS系統包括一個或多個超聲換能器，該超聲換能器基于接收的電信號發射超聲能量并且基于各種血管內結構反射的超聲能量發送返回電信號。在某些情況下，具有高分辨率顯示屏的控制臺能夠實時顯示IVUS圖像。以此方式，IVUS可用于在冠狀動脈壁的表面或附近提供血管結構和管腔的體內可視化，包括冠狀動脈管腔、冠狀動脈壁形態以及諸如支架的設備。IVUS成像可用于可視化患病血管，包括患有冠狀動脈疾病的血管。在一些情況下，超聲換能器可以以相對較高的頻率(例如，10MHz-60MHz，在一個實施例中為40MHz-60MHz)操作，并且可以被承載在IVUS導管組件的遠端附近。某些IVUS系統涉及血管的360度可視化(例如，機械旋轉IVUS導管組件，操縱來自相控陣換能器的IVUS信號等)。換能器接收的電信號可以表示圖像信息，并且可以用于構建圖像。在某些系統中，模擬圖像信息可以被數字化為矢量形式。然后可以由一系列矢量構建圖像。例如，每個包括N個數據點的M個矢量可以用于構建M×N二維圖像。在一些系統中，可以實時生成并顯示患者的血管結構的圖像，以提供這種結構的體內可視化。超聲換能器通常產生模擬信號并以特定頻率操作。通常，接收到的圖像信息的分辨率隨著換能器的操作頻率和換能器獲取數據的頻率而增加；即，高頻圖像傾向于具有比低頻圖像更好的分辨率。然而，在高頻下獲取的數據通常包括更大的信號損耗，從而信噪比(“SNR”)與低頻圖像相比時會因高頻傳輸相關聯的損耗而較低。如果通過增加的增益放大了圖像強度，則可能會導致產生暗淡，難以看清的圖像或非常嘈雜的圖像。結果，大多數血管內成像以相對較低的頻率執行，犧牲了圖像分辨率以提高SNR。在某些系統中，處理圖像信息以提高SNR。處理可以包括組合數據諸如平均化、包絡檢測、和/或選擇各種數據點以消除諸如離群值。但是，每個處理步驟都需要時間。例如，在某些系統中，包絡檢測可能要求將每個矢量一一傳遞通過包絡檢測器，從而減慢了成像過程。如果處理延遲過長，則無法生成實時顯示以對正在成像的血管結構進行體內可視化。
技術實現思路
實施例包括血管內成像系統(例如，IVUS)，該系統自動檢測血液是否已經從成像的血管中移出并相應地調整圖像信號處理。如果成像換能器提供的信號指示在成像時血液存在于成像血管中，則將信號處理為圖像的步驟可各自具有一組相應的屬性。另一方面，如果成像換能器提供的信號指示在成像時血液已從成像的血管中移出，則將信號處理為圖像的一個或多個步驟可以具有一組不同的屬性。圖像處理步驟中的差異可以解釋成像能量(例如，超聲)如何通過血液傳播與通過用于置換血液的流體傳播的差異。血液置換液的實例包括鹽水、造影劑、林格氏溶液、右旋糖酐和乳酸溶液。如所指出的，在一些實施例中，成像系統還基于血液是否已經被移出來調節信號處理，以產生血管的更準確的圖像。血管內成像系統進行高頻圖像獲取和對整個噪聲范圍進行有效噪聲過濾。進行處理步驟以實現高分辨率，低噪聲圖像。足夠低程度的噪聲允許圖像信息被放大以顯示高分辨率的細節，而又不會將噪聲放大到圖像變得模糊的程度。在一些實施例中，這樣的處理步驟可以包括時間增益補償、高頻數據的相干濾波、將高頻數據轉換為低頻數據的包絡檢測、包絡矢量平均、低頻數據的空間濾波、伽馬校正和幀過濾?？梢圆⑿羞M行某些過程(例如包絡檢測)以加快處理。在一些實施例中，將處理步驟足夠快速地進行以實時地從高頻圖像信息生成并顯示高分辨率圖像。用于進行這種測量的系統可以包括血管內成像導管組件，該組件被配置為在數據收集期間生成對應于其周圍環境的成像信息的原始幀，例如患者的脈管系統。成像信息的原始幀可以包括矢量的原始集合，該矢量的原始集合中的每個矢量包括數據點的原始集合。在某些情況下，每個矢量代表圖像信息的角度部分，而矢量內的每個數據點則代表沿著該角度部分的徑向尺寸?？梢员O視矢量的原始集合中每個矢量的亮度；當足夠數量的像素變暗時，系統可以推斷出血液已從成像血管中清除。該系統可以包括成像引擎，該成像引擎用于從血管內成像導管組件接收成像信息的原始幀，并產生包括矢量的增強集合的成像信息的增強幀。成像引擎可執行近場偽像減少。成像引擎可以包括相干濾波器，該相干濾波器被配置為將來自原始矢量集的矢量分組為原始矢量組，并且基于原始矢量組內的數據點的比較來生成第一矢量集合。在某些情況下，比較是在每個矢量內類似徑向位置的點之間進行的。第一矢量集合中的矢量每個通常代表一個原始矢量組中的矢量，并且包括第一數據點集合。在第一矢量集合中的每個矢量內的第一數據點集合可以包括與原始成像信息中的每個原始數據點集合相同數量的數據點。成像引擎可以包括包絡檢測模塊，該包絡檢測模塊用于接收第一矢量集合并且基于每個第一數據點集合內的數據點彼此之間的比較來生成第二矢量集合。第二矢量集合中的每個矢量可以包括第二數據點集合。每個第二數據點集合可以具有比其相關聯的第一集合更少數量的數據點，但是可以代表第一數據點集合。在某些情況下，第二數據點集合可以包括第一數據點集合的低頻表示。第二矢量集合可以包括與第一集合相同數量的矢量。成像引擎可以包括空間濾波器，其用于接收第二矢量集合并生成矢量的增強集合?？臻g濾波器可以將來自第二矢量集合的矢量分組為處理的矢量組，并基于每個處理的矢量組的數據點的比較來生成矢量的增強集合。空間濾波器可以包括在每個具有相似和接近徑向位置的處理的矢量組內的數據點的比較。在一些實例中，每個處理的矢量組可以用于生成矢量集合中的單個增強矢量。每個增強矢量可以包括與第二矢量集合中的相關矢量中的第二數據點集合相同數量的數據點。矢量的增強集合可以組合以產生成像信息的增強幀。在一些系統中，成像引擎可以包括圖像發生器，該圖像發生器被配置為基于成像信息的增強幀來產生圖像。這樣的系統可以包括耦合到成像引擎的顯示器，其用于顯示由圖像生成器生成的圖像。在一些系統中，圖像可以從圖像生成器和顯示器基本實時地顯示給用戶。在以下文件中公開了相關技術：(A)2013年5月15日提交的題為“成像處理系統和方法(IMAGINGPROCESSINGSYSTEMSANDMETHODS)”的美國專利號9,693,754；(B)2014年10月7日提交的題為“血管內成像的信號處理(SIGNALPROCESSINGFORINTRAVASCULARIMAGING)”的美國專利號9,704,240；以及(C)2016年9月30日提交的題為“減少近場偽像的系統和方法(SYSTEMSANDMETHODSTOREDUCENEAR-FIELDARTIFACTS)”的美國專利申請公布號2017/0103498。這些文件的全部內容通過引用并入本文。附圖說明...

【技術保護點】
1.一種系統，其包括：/n導管組件，其包括血管內成像設備，所述血管內成像設備包括成像元件以對脈管系統成像并產生成像數據；和/n與所述血管內成像設備通信的成像引擎，所述成像引擎包括可編程處理器，所述成像引擎用于：/n確定所述脈管系統的管腔狀態，所確定的管腔狀態指示所述脈管系統是充血還是血液清除的；以及/n基于所生成的成像數據和所確定的管腔狀態來生成圖像。/n

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種系統，其包括：
導管組件，其包括血管內成像設備，所述血管內成像設備包括成像元件以對脈管系統成像并產生成像數據；和
與所述血管內成像設備通信的成像引擎，所述成像引擎包括可編程處理器，所述成像引擎用于：
確定所述脈管系統的管腔狀態，所確定的管腔狀態指示所述脈管系統是充血還是血液清除的；以及
基于所生成的成像數據和所確定的管腔狀態來生成圖像。


2.根據權利要求1所述的系統，其中所述成像引擎還包括第一時間增益分布和第二時間增益分布；以及
其中所述成像引擎將根據所確定的管腔狀態用所述第一和第二時間增益分布中的至少一個來驅動所述血管內成像設備。


3.根據權利要求1所述的系統，其中所述成像引擎還包括第一相干濾波器和第二相干濾波器；以及
其中所述成像引擎將根據所確定的管腔狀態通過應用所述第一和第二相干濾波器中的至少一個來生成所述圖像。


4.根據權利要求3所述的系統，其中當所確定的管腔狀態是充血時，所述成像引擎將利用所述第一相干濾波器執行包絡矢量平均化。


5.根據權利要求3所述的系統，其中當所確定的管腔狀態是血液清除時，所述成像引擎將利用所述第二相干濾波器執行包絡矢量平均化。


6.根據權利要求1所述的系統，其中所述成像引擎還包括第一空間濾波器和第二空間濾波器；以及
其中所述成像引擎將根據所確定的管腔狀態通過應用所述第一和第二空間濾波器中的至少一個來生成所述圖像。


7.根據權利要求1所述的系統，其中所述成像引擎還包括第一伽瑪濾波器和第二伽瑪濾波器；以及
其中所述成像引擎將根據所確定的管腔狀態通過應用所述第一和第二伽馬濾波器中的至少一個來生成所述圖像。


8.根據權利要求1所述的系統，其中所述成像引擎還包括第一幀濾波器和第二幀濾波器；以及
其中所述成像引擎將根據所確定的管腔狀態通過應用所述第一和第二幀濾波器中的至少一個來生成所述圖像。


9.一種方法，其包括：
使用導管組件的血管內成像設備的成像元件對脈管系統進行成像；
由成像結果生成成像數據；
使用包括可編程處理器的成像引擎確定脈管系統的管腔狀態，所確定的管腔狀態指示所述脈管系統是充血還是血液清除的；以及
基于所生成的成像數據和所確定的管腔狀態來生成圖像。


10.根據權利要求9所述的方法，其中所述成像引擎還包括第一時間增益分布和第二時間增益分布，所述方法還包括：
使用所述成像引擎，根據所確定的管腔狀態用第一和第二時間增益分布中的至少一個來驅動所述血管內成像設備。


11.根據權利要求9所述的方法，其中所述成像引擎還包括第一相干濾波器和第二相干濾波器，所述方法還包括：
使用所述成像引擎，根據所確定的管腔狀態通過應用所述第一和第二相干濾波器中的至少一個來生成所述圖像。


12.根據權利要求9所述的方法，其中所述成像引擎還包括第一空間濾波器和第二空間濾波器，所述方法還包括：
使用所述成像引擎，根據所確定的管腔狀態通過應用所述第一和第二空間濾波器中的至少一個來生成所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：托馬斯·C·摩爾，肯德爾·R·沃特斯，
申請(專利權)人：阿西斯特醫療系統有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US