用于检测和显示血管内特征的系统和方法技术方案

部分地，本发明专利技术涉及用于识别血管内的感兴趣区域的方法。该方法包括如下步骤：提供所述血管的OCT图像数据；将多个不同的边缘检测滤波器应用于所述OCT图像数据以生成对于每个边缘检测滤波器的滤波器响应；在每个边缘检测滤波器响应中识别任何响应最大值；组合对于每个边缘检测滤波器响应的所述响应最大值，同时保持所述响应最大值的空间关系，从而创建边缘滤波的OCT数据；以及分析所述边缘滤波的OCT数据以识别感兴趣区域，所述感兴趣区域被定义为响应最大值的局部集群。在一个实施方式中，一个或多个标记位于一个或多个面板中以着重显示参考血管轮廓，作为用户界面的一部分。

【技术实现步骤摘要】
用于检测和显示血管内特征的系统和方法
本专利技术部分地涉及用于检测血管中的感兴趣的特征和区域(诸如钙化区域)且用于将那些区域显示给用户的方法。相关申请的引用本申请要求在2014年12月12日递交的美国临时申请No.62/091,236和在2015年4月28日递交的美国临时申请No.62/153,816的优先权。
技术介绍
介入性心脏病学家在导管插入过程期间并入各种各样的诊断工具以便计划、指导和评估治疗方法。荧光检查法通常用于执行血管的造影成像。反过来，这类血管成像被医生用来在干预措施(诸如搭桥手术或支架植入)期间诊断、定位和治疗血管疾病。血管内成像技术(诸如光学相干断层成像术(OpticalCoherenceTomography，OCT))也是有价值的工具，这些工具可以代替或结合荧光检查法使用以获得关于对于给定患者的血管的情况的高分辨率数据。血管内光学相干断层成像术为基于导管的成像模式，其使用光窥视到冠状动脉壁中且生成其图像用以研究。利用相干光、干扰量度法和微光学，OCT可以提供在患病血管内的、具有微米级分辨率的视频速率的体内断层扫描。使用光纤探针以高分辨率查看亚表层组织结构使OCT尤其对于内部组织和器官的微创成像是有用的。利用OCT可能进行的细节级别允许用户诊断以及监控冠状动脉疾病的进展。血管中的钙斑是心脏病的主要诱因。钙沉积导致血管直径变窄且还使血管壁变硬，这显著降低血管性能。钙斑因此为心血管介入的主要目标之一但仍难以在OCT图像中检测到。本专利技术解决对于改进的用于自动识别血管内组织中的钙化区域的检测方法的需求。
技术实现思路
本专利技术部分地基于如下发现：血管内组织的钙化区域在血管内图像(诸如光学相干断层成像术(OCT)图像)中呈现特性图案。钙化区域在OCT图像的较明亮的脉管组织背景下，表现为离散的，变暗的形状。此外，钙化区域以一侧或多侧(或在一个实施方式中，所有侧)上的显著边缘为界。这些图案可用于使用训练成检测边缘的自动化计算机程序来使钙化组织区别于其它腔内特征(例如，脂质斑块和正常增厚)。另外，来自许多OCT帧的数据可以被组合且进入图形用户界面仪表板，该仪表板辅助用户进行快速疾病诊断和治疗计划。在一个实施方式中，使用多个边缘检测滤波器(例如外边缘滤波器、内边缘滤波器、左边缘滤波器、和/或右边缘滤波器)处理OCT图像数据。钙化区域具有显著边缘且对竖直边缘检测滤波器和水平边缘检测滤波器二者响应，而脂质斑块和正常狭窄通常仅对水平边缘检测滤波器响应。直线将从左到右到左来延伸——高密度过渡到低密度。因此，竖直边缘检测(例如左边缘和右边缘)可以用于使钙斑区别于其它斑块类型。另外，来自多个相邻帧的滤波器响应可以被组合以解析大的钙沉积，这可能无法从单个OCT帧解析。部分地，本专利技术涉及用于识别血管内的感兴趣区域的方法。该方法包括如下步骤：提供所述血管的OCT图像数据；将多个不同的边缘检测滤波器应用于所述OCT图像数据以生成对于每个边缘检测滤波器的滤波器响应；在每个边缘检测滤波器响应中识别任何响应最大值，局部响应最大值表示被检测的边缘；在保持所述响应最大值的空间关系的同时组合对于每个边缘检测滤波器响应的所述响应最大值，从而创建边缘滤波的OCT数据；以及分析所述边缘滤波的OCT数据以识别感兴趣区域，所述感兴趣区域被定义为响应最大值的局部集群。在一个实施方式中，代替响应最大值而使用相对极值。在一个实施方式中，所述边缘检测滤波器基于高斯导数。在一个实施方式中，所述OCT图像数据在极空间中被格式化或包括极图像。在一个实施方式中，所述OCT图像数据在笛卡尔空间中被格式化或包括横截面图像。在一个实施方式中，所述多个不同的边缘检测滤波器包括水平边缘检测滤波器和竖直边缘检测滤波器。在一个实施方式中，所述水平边缘检测滤波器包括顶部边缘滤波器和底部边缘滤波器。在一个实施方式中，所述竖直边缘检测滤波器包括左边缘检测滤波器和右边缘检测滤波器。在一个实施方式中，该方法包括如下步骤：对于多个OCT图像帧重复步骤。在一个实施方式中，该方法包括如下步骤：基于所述OCT边缘滤波的数据和所述感兴趣区域，使用所述多个OCT图像帧呈现所述血管的二维模型或三维模型。在一个实施方式中，通过将滤波器响应与预定阈值相比较来确定所述局部最大值。在一个实施方式中，所述多个滤波器至少包括顶部边缘滤波器、左边缘滤波器、和右边缘滤波器。在一个实施方式中，该方法包括如下步骤：如果所述感兴趣区域包括至少一个竖直边缘响应最大值，则将所述感兴趣区域识别为钙化区域。在一个实施方式中，该方法包括如下步骤：如果所述感兴趣区域不包括竖直边缘响应最大值，则将所述感兴趣区域识别为非钙化区域。在一个实施方式中，所述模型为所述血管的三维纵向呈现，所述模型包括用于指示所述感兴趣区域的弧长的图形，所述图形包括与所述血管同轴的环，其中所述血管延伸穿过所述环，所述环具有与健康组织的弧长成比例的第一着色部分和与所述感兴趣区域的所述弧长成比例的第二着色部分。在一个实施方式中，代替第一着色部分和第二着色部分，使用第一标记和第二标记，该第一标记和第二标记可以包括颜色、形状、和其它图形元素或覆盖物。部分地，本专利技术涉及一种用于识别血管内的感兴趣区域的系统，该系统包括：与存储器通信的处理器，所述存储器包含指令，所述指令在被执行时引起所述处理器：获得所述血管的OCT图像数据；将多个不同的边缘检测滤波器应用于所述OCT图像数据以生成对于每个滤波器的滤波器响应；在每个滤波器响应中识别任何响应最大值，局部响应最大值表示被检测的边缘；在保持所述响应最大值的空间关系的同时组合对于每个滤波器响应的所述响应最大值，从而创建边缘滤波的OCT数据；以及分析所述边缘滤波的OCT数据以识别感兴趣区域，所述感兴趣区域被定义为包含OCT图像数据的响应最大值的局部集群。在一个实施方式中，所述OCT图像数据为多条扫描线。在一个实施方式中，所述OCT图像数据为极图像。部分地，本专利技术的一个实施方式涉及一种血管内数据收集系统以及一个或多个基于软件的图形用户界面和执行如本文中所描述的一个或多个检测和显示过程的软件模块。在一个实施方式中，收集血管内数据，同时同步地收集血管造影数据。在一个实施方式中，本专利技术涉及关于血管的钙化部分的信息相对于血管造影图像或光学相干断层成像术图像(或其它血管内图像)中的一者或多者的显示。在一个实施方式中，本专利技术涉及关于血管中的全吸收式生物血管模架(BioresorbableVascularScaffold，BVS)或全吸收式生物模架(BioresorbableScaffolds，BRS)的信息相对于血管造影图像或光学相干断层成像术图像(或其它血管内图像)中的一者或多者的显示。在一个实施方式中，本专利技术涉及关于全吸收式生物血管模架(BVS)或全吸收式生物模架(BRS)的信息的显示以帮助引导BRS/BVS的扩展。附图说明附图不一定按比例绘制，而是重点通常放在说明性原理。附图被视为在所有方面中为说明性的。图1A示出血管内成像和数据收集系统的示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种血管诊断系统，包括：/n电子存储设备；和/n与所述存储设备通信的电子处理器，其中所述存储设备包含指令，所述指令在被所述处理器执行时，引起所述处理器：/n在血管表示的多个帧中检测腔边界，所述多个帧是从存储在所述存储设备中的血管数据集生成的；/n使用一个或多个滤波器检测所述血管数据集中的钙化区域；生成并输出图形用户界面；/n所述图形用户界面配置成显示：/n血管表示的视图；和/n对应于所述钙化区域的一个或多个标记，所述一个或多个标记相对于所述血管表示的视图进行显示；/n其中，所述视图包括不包含所述钙化区域的一组帧的指示，其中，所述一组帧用于在血管中选择用于支架植入的区域。/n

【技术特征摘要】
20141212 US 62/091,236;20150428 US 62/153,8161.一种血管诊断系统，包括：
电子存储设备；和
与所述存储设备通信的电子处理器，其中所述存储设备包含指令，所述指令在被所述处理器执行时，引起所述处理器：
在血管表示的多个帧中检测腔边界，所述多个帧是从存储在所述存储设备中的血管数据集生成的；
使用一个或多个滤波器检测所述血管数据集中的钙化区域；生成并输出图形用户界面；
所述图形用户界面配置成显示：
血管表示的视图；和
对应于所述钙化区域的一个或多个标记，所述一个或多个标记相对于所述血管表示的视图进行显示；
其中，所述视图包括不包含所述钙化区域的一组帧的指示，其中，所述一组帧用于在血管中选择用于支架植入的区域。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，血管数据包括使用沿着所述血管拉回的探针获得的多条扫描线。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述钙化区域是沿着所述血管的一段放置的钙斑。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图形用户界面还配置成显示所述腔边界，其中，所述钙化区域邻近所述腔边界。


5.如权利要求1所述的系统，其中，所述视图选自由所述表示的横截面视图，所述表示的纵向视图和所述表示的三维视图构成的组。


6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个标记标识所述钙化区域的内边界和外边界。


7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图形用户界面还配置成显示与所述血管的视图对应的血管造影数据。


8.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个标记选自由曲线、直线、虚线、颜色、椭圆或圆的弧、颜色、图标、和屏幕可视化元件构成的组。


9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述存储设备还包含指令：所述指令在被所述处理器执行时，引起所述处理器响应于一个或多个滤波器响应来检测所述钙化区域的一个或多个边缘。


10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述存储设备还包含指令：所述指令在被所述处理器执行...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿杰伊·戈皮纳特，戴斯蒙德·阿德勒，
申请(专利权)人：光学实验室成像公司，
类型：发明
国别省市：美国;US