一种心血管三维光学相干影像系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种心血管三维光学相干影像系统，所述心血管三维光学相干影像系统包括依次连接的探测单元、探头接口单元、光信号处理单元、数字信号处理单元及显示器；所述探测单元包括光纤探头，所述光纤探头用于根据所述探头接口单元的动作采集血管的样品信号，并将所述样品信号通过所述探头接口单元发送给所述光信号处理单元；所述光信号处理单元用于对所述样品信号进行处理得到图像帧；所述数字信号处理单元包括数据转换器和数据校正器；所述数据校正器用于分别对所述数据转换器转换后的图像帧进行数据校正和三维重构得到三维图像，并输出至所述显示器进行显示。所述心血管三维光学相干影像系统能够提高三维的光学相干影像图像的精确度。

A three-dimensional optical coherence imaging system for cardiovascular system

The utility model provides a three-dimensional optical coherent imaging system for cardiovascular system. The cardiovascular three-dimensional optical coherence image system includes a detection unit, a probe interface unit, an optical signal processing unit, a digital signal processing unit and a display, which are connected by an optical fiber probe. A sample signal of a blood vessel is collected according to the action of the probe interface unit, and the sample signal is sent to the light signal processing unit through the probe interface unit; the light signal processing unit is used to process the sample signal to get the image frame; the digital signal processing unit includes a data converter. The data corrector is used for data correction and 3D reconstruction of the image frames converted from the data converter to the three-dimensional image, and output to the display for display. The three-dimensional optical coherence imaging system of the cardiovascular system can improve the accuracy of three-dimensional optical coherent image.

【技术实现步骤摘要】
一种心血管三维光学相干影像系统
本技术涉及心血管内窥成像
，尤其涉及一种心血管三维光学相干影像系统。
技术介绍
光学相干影像技术，是近十年迅速发展起来的一种成像技术，它利用弱相干光干涉仪的基本原理，将光源发出的光线分成两束，一束发射到被测组织，也叫样品臂，另一束发射到参照反光镜，也叫参考臂，然后把从被测组织和从参照反光镜反射回来的两束光信号叠加、干涉，最后根据光信号随被测组织的不同而显示出不同强弱的图像灰度，从而对组织内进行成像。光学相干影像根据技术原理可分为时域光学相干影像和频域光学相干影像两大类。频域光学相干影像由于其具有高分辨率、成像速度快、无创地组织内成像等优势，已被广泛应用于眼科、消化道、心血管等器官的成像。相比而言，心血管光学相干影像系统最为复杂，一套完整的心血管光学相干影像设备需要整合：光源，分光器、光学干涉仪、参考臂、探头接口单元(probeinterfaceunit,PIU)、导管、血液冲洗液注射装置、光纤探头、高速数据采集器、信号处理器、图像处理软件等资源。心血管光学相干影像扫描成像的基本原理是：通过PIU高速旋转和回拉运动，并通过弹簧管带动前端的光纤探头在血管内做断层扫描成像的。3D心血管光学相干影像较2D光学相干影像有着巨大的潜在优势，3D心血管光学相干影像可以直观的为医生提供血管的空间三维结构信息，可以帮助医生更好的理解血栓的空间形态、支架贴壁的情况、评估分叉病变、指导支架后扩、指导血栓切除等。但是，3D心血管光学相干影像绝对不是简单地将2D光学相干影像序列图像堆叠到一起渲染成3D画面，因为这样重构会存在误差，严重的还会误导医生的理解。在实际工作中，由于弹簧管与导管间的摩擦力在高速旋转时会发生抖动，导致实际采集到的三维光学相干影像图像会在轴向形成旋转错位，这样如果直接对序列图像进行三维重构，在三维空间中是存在错位的，因此，这样的结果对临床分析来说是不准确的，严重的会导致错误的诊断结果。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提出了一种心血管三维光学相干影像系统，能够提高三维的光学相干影像图像的精确度。本技术提出的具体技术方案为：提供一种心血管三维光学相干影像系统，所述心血管三维光学相干影像系统包括依次连接的探测单元、探头接口单元、光信号处理单元、数字信号处理单元及显示器；所述探测单元包括光纤探头，所述光纤探头用于根据所述探头接口单元的动作采集血管的样品信号，并将所述样品信号通过所述探头接口单元发送给所述光信号处理单元；所述光信号处理单元用于对所述样品信号进行处理得到图像帧；所述数字信号处理单元包括数据转换器和数据校正器；所述数据校正器用于分别对所述数据转换器转换后的图像帧进行数据校正和三维重构得到三维图像，并输出至所述显示器进行显示。进一步地，所述数据校正器包括标记点检测单元、图像校正单元及三维重构单元；所述标记点检测单元用于获得所述数据转换器转换后的图像帧的位置标记点，所述图像校正单元用于根据所述位置标记点对所述数据转换器转换后的图像帧进行旋转变换得到校准后的图像帧，所述三维重构单元用于对所述校准后的图像帧进行三维重构得到三维图像。进一步地，所述数字信号处理单元还包括反馈控制器，所述反馈控制器用于根据所述数据转换器转换后的图像帧的亮度信息和梯度信息控制所述探头接口单元的运动状态；所述反馈控制器包括回拉起始模块；所述回拉起始模块用于检测血管管腔是否冲洗干净、并在所述血管管腔冲洗干净时控制所述探头接口单元启动回拉运动。进一步地，所述回拉起始模块包括计算单元、判断单元和回拉开始响应单元，所述计算单元用于计算所述数据转换器转换后的图像帧在预定的冲洗检测区域中的亮度的均值及方差；所述判断单元用于判断所述均值与所述方差是否满足触发条件，并在满足触发条件时发送回拉开始触发信号；所述回拉开始响应单元用于根据所述回拉开始触发信号控制所述探头接口单元启动回拉运动。进一步地，所述反馈控制器包括回拉停止模块，所述回拉停止模块用于检测所述光纤探头是否运动到预定位置、并在所述光纤探头运动到所述预定位置时控制所述探头接口单元停止回拉运动。进一步地，所述回拉停止模块包括第二计算单元、第二判断单元及回拉停止响应单元，所述第二计算单元用于计算所述数据转换器转换后的图像帧最大亮度值的均值和最大梯度值的均值及方差；所述第二判断单元用于判断所述最大亮度值的均值和所述最大梯度值的均值及方差是否满足第二触发条件，并在满足第二触发条件时发送回拉停止触发信号；所述回拉停止响应单元用于根据所述回拉停止触发信号控制所述探头接口单元停止回拉运动。进一步地，所述探测单元还包括导管、光纤、透明外套管及弹簧管，所述光纤、弹簧管及光纤探头位于所述导管内，所述导管包括体内部及体外部，所述体外部上设置有冲洗液注入口，所述体内部远离所述体外部的一端还设置有冲洗液出口；所述光纤探头通过所述光纤与所述探头接口单元连接，所述弹簧管套设于所述光纤上，所述透明外套管外套于所述体内部上且位于所述光纤探头与所述体外部之间。进一步地，所述探头接口单元包括电机，所述电机与所述弹簧管连接。进一步地，所述光信号处理单元包括光源、干涉仪及与所述干涉仪分别连接的分光器、检测器和反光镜，所述光源与所述分光器连接，所述干涉仪与所述探头接口单元连接所述检测器与所述数据信号处理单元连接。本技术提出的心血管三维光学相干影像系统具有以下优点：(1)所述心血管三维光学相干影像系统包括数据校正器，数据校正器能够分别对数据转换器转换后的图像帧进行数据校正和三维重构得到三维图像；(2)所述心血管三维光学相干影像系统包括反馈控制器，其能够控制所述探头接口单元的运动状态；所述反馈控制器包括回拉起始模块，回拉起始模块能够检测血管管腔是否冲洗干净并在血管管腔冲洗干净的情况下控制所述探头接口单元启动回拉运动；(3)所述反馈控制器还包括回拉停止模块，所述回拉停止模块能够检测所述光纤探头是否运动到所述透明外套管的位置并在所述光纤探头运动到所述透明外套管的位置时控制所述探头接口单元停止回拉运动。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1为心血管三维光学相干影像系统的结构示意图；图2为图1中反馈控制器的结构示意图；图3为图2中回拉起始模块的结构示意图；图4为冲洗检测区域的示意图；图5为图2中回拉停止模块的结构示意图；图6为坐标变换示意图；图7为图1中数据校正器的结构示意图；图8为根据位置标记点进行校正的过程示意图；图9为心血管三维光学相干影像系统的成像方法的流程示意图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本技术，并且本技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。参照图1，本实施例提供的心血管三维光学相干影像系统，用于获得三维的光学相干影像图像，其中，三维的光学相干影像图像由多个图像帧构成。心血管三维光学相干影像系统包括依次连接的探测单元1、探头接口单元2、光信号处理单元3、数字信号处理单元4及显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种心血管三维光学相干影像系统，其特征在于，包括依次连接的探测单元、探头接口单元、光信号处理单元、数字信号处理单元及显示器；所述探测单元包括光纤探头，所述光纤探头用于根据所述探头接口单元的动作采集血管的样品信号，并将所述样品信号通过所述探头接口单元发送给所述光信号处理单元；所述光信号处理单元用于对所述样品信号进行处理得到图像帧；所述数字信号处理单元包括数据转换器和数据校正器；所述数据校正器用于分别对所述数据转换器转换后的图像帧进行数据校正和三维重构得到三维图像，并输出至所述显示器进行显示。

【技术特征摘要】
2016.09.09 CN 20161081622721.一种心血管三维光学相干影像系统，其特征在于，包括依次连接的探测单元、探头接口单元、光信号处理单元、数字信号处理单元及显示器；所述探测单元包括光纤探头，所述光纤探头用于根据所述探头接口单元的动作采集血管的样品信号，并将所述样品信号通过所述探头接口单元发送给所述光信号处理单元；所述光信号处理单元用于对所述样品信号进行处理得到图像帧；所述数字信号处理单元包括数据转换器和数据校正器；所述数据校正器用于分别对所述数据转换器转换后的图像帧进行数据校正和三维重构得到三维图像，并输出至所述显示器进行显示。2.根据权利要求1所述的心血管三维光学相干影像系统，其特征在于，所述数据校正器包括标记点检测单元、图像校正单元及三维重构单元；所述标记点检测单元用于获得所述数据转换器转换后的图像帧的位置标记点，所述图像校正单元用于根据所述位置标记点对所述数据转换器转换后的图像帧进行旋转变换得到校准后的图像帧，所述三维重构单元用于对所述校准后的图像帧进行三维重构得到三维图像。3.根据权利要求1所述的心血管三维光学相干影像系统，其特征在于，所述数字信号处理单元还包括反馈控制器，所述反馈控制器用于根据所述数据转换器转换后的图像帧的亮度信息和梯度信息控制所述探头接口单元的运动状态；所述反馈控制器包括回拉起始模块；所述回拉起始模块用于检测血管管腔是否冲洗干净、并在所述血管管腔冲洗干净时控制所述探头接口单元启动回拉运动。4.根据权利要求3所述的心血管三维光学相干影像系统，其特征在于，所述回拉起始模块包括计算单元、判断单元和回拉开始响应单元，所述计算单元用于计算所述数据转换器转换后的图像帧在预定的冲洗检测区域中的亮度的均值及方差；所述判断单元用于判断所述均值与所述方差是否满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱锐，曹一挥，沈诚亮，刘海平，
申请(专利权)人：深圳市中科微光医疗器械技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44