【技术实现步骤摘要】
用于图像同步的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请涉及于2020年8月6日提交的美国专利申请序列No.63/062,159并要求其优先权，其全部公开内容通过引用整体并入本文。
[0003]本公开一般而言涉及成像领域，并且更具体地涉及一种或多种光学装置、系统、方法(用于使用和/或制造)和存储介质，诸如但不限于光纤光学导管、内窥镜和/或光学相干断层扫描(OCT)和/或荧光装置和系统，以及与其一起使用的方法和存储介质，用于在获得(一个或多个)图像时进行例如与拉回机构的图像同步，用于一个或多个成像模态，诸如OCT或其它(例如，血管内超声(IVUS)、用于(一个或多个)图像或(一个或多个)管腔图像的其它成像模态等)。此类应用的示例包括成像、评估和诊断生物对象，诸如但不限于胃肠、肺、心脏、眼科和/或血管内应用，并且经由一种或多种光学仪器获得，光学仪器诸如但不限于一个或多个光学探头、一个或多个导管、一个或多个内窥镜、一个或多个相移单元(例如，振镜扫描仪)、一个或多个系留胶囊、一个或多个针(例如，活检针)和一个或多个台式系统。
技术介绍
[0004]已经开发了用以进入内部器官的光纤导管和内窥镜。例如，在心脏病学中，已开发OCT以利用导管查看血管的深度解析图像。可以包括护套、线圈和光学探头的导管可以被导航到冠状动脉。
[0005]光学相干断层扫描(OCT)是一种用于获得组织或材料的高分辨率横截面图像的技术，并且能够实现实时可视化。OCT技术的目的是通过使用干涉光学系统或干涉测量法来测量...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于执行图像同步的系统，包括：成像装置或成像系统，其使用一个或多个成像模态来获得成像数据；扫描机构，其操作以对系统的导管或探头执行波束扫描，以获得导管或探头的波束位置；以及一个或多个处理器，其操作以通过与成像数据同时或同期地记录波束位置来实现图像同步，并且操作以实现成像数据的准确空间配准。2.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个处理器还包括数据获取处理器和硬件管理处理器，硬件管理处理器操作以控制数据获取处理器并且数据获取处理器操作以获取由成像装置或成像系统获得的成像数据。3.如权利要求1所述的系统，还包括：(i)旋转马达，其操作以旋转扫描机构、扫描机构的一部分和/或导管或探头，以及(ii)拉回马达，其操作以控制导管或探头的拉回，其中导管或探头波束扫描由扫描机构使用旋转马达和拉回马达执行。4.如权利要求3所述的系统，其中以下一种或多种：(i)所述一个或多个处理器还包括数据获取处理器和硬件管理处理器，硬件管理处理器操作以控制数据获取处理器，并且数据获取处理器操作以获取由成像装置或成像系统获得的成像数据；(ii)系统还包括旋转马达控制器和拉回马达控制器，旋转马达控制器操作以控制旋转马达，而拉回马达控制器操作以控制拉回马达；(iii)系统还包括旋转马达控制器和拉回马达控制器，旋转马达控制器操作以控制旋转马达，而拉回马达控制器操作以控制拉回马达，并且所述一个或多个处理器包括控制处理器，控制处理器操作以控制旋转马达控制器和拉回马达控制器或向其发送命令，使得实现设定或预定的导管或探头的速度和/或位置，和/或设定或预定的旋转马达和/或拉回马达的速度和/或位置，以产生一种或多种扫描图案；(iv)所述一个或多个处理器包括同步处理器，并且系统还包括操作以供旋转马达控制器使用的第一编码器信号和操作以供拉回马达控制器使用的第二编码器信号，其中同步处理器操作以调节或控制第一编码器信号和第二编码器信号；和/或(v)所述一个或多个处理器包括同步处理器，并且系统还包括操作以供旋转马达控制器使用的第一编码器信号和操作以供拉回马达控制器使用的第二编码器信号，其中同步处理器操作以在同步处理器与数据获取处理器接口之前调节或控制第一编码器信号和第二编码器信号，使得每次在成像数据输入上获取深度扫描时，针对旋转马达和拉回马达中的每一个记录来自编码器信号的信息以记录针对深度扫描的确切或近似波束位置。5.如权利要求4所述的系统，其中：所述一个或多个处理器还包括数据获取处理器，其操作以获取由成像装置或成像系统获得的成像数据；以及所述一个或多个处理器包括同步处理器，并且系统还包括操作以供旋转马达控制器使用的第一编码器信号和操作以供拉回马达控制器使用的第二编码器信号，其中同步处理器操作以在同步处理器与数据获取处理器接口之前调节或控制第一编码器信号和第二编码器信号，使得每次在成像数据输入上获取深度扫描时，针对旋转马达和拉回马达中的每一
个记录来自编码器信号的信息以记录针对深度扫描的确切或近似波束位置，并且同步处理器操作以使用单个同步信号用于数据获取处理器以针对每个测得的深度扫描剖面捕获导管或探头的位置，其中以下一种或多种：(i)使用触发器信号触发深度扫描的单次获取并记录从解调的编码同步信号导出的旋转数字计数器和拉回数字计数器的值，该编码同步信号是用系统的解调器和/或系统的数据获取处理器的解调器解调的；(ii)使用触发器信号触发模数转换器(ADC)上的深度扫描的单次获取并记录从解调的编码同步信号导出的旋转数字计数器和拉回数字计数器，该编码同步信号是用系统的解调器和/或系统的数据获取处理器的解调器解调的；(iii)触发器信号是操作以触发成像数据的采样的A线触发器信号，或者触发器信号是操作以触发成像数据的采样从而以k间隔均匀地获取成像数据的k时钟触发器信号；(iv)同步信号包括或包含结果脉冲串，结果脉冲串是来自第一编码器信号和第二编码器信号中的每一个的脉冲串的叠加的结果，第一编码器信号和第二编码器信号操作以便以旋转马达和/或拉回马达的既定的每转速率切换，并且数据获取处理器的旋转数字计数器和拉回数字计数器操作以对切换进行计数，使得测量旋转马达和拉回马达的当前位置；(v)编码器信号脉冲对于旋转马达编码器信号具有2伏(V)幅度，而对于拉回马达编码器信号具有3V幅度，旋转数字计数器操作以在以下一个或多个转变处递增：从0V到2V的转变处、从3V到5V的转变处和/或从0V到5V的转变处，并且拉回数字计数器操作以在以下一个或多个转变处递增：从0V到3V的转变处、从2V到5V的转变处和/或从0V到5V的转变处；和/或(vi)ADC、解调器以及旋转数字计数器和拉回数字计数器包括在数据获取处理器中。6.如权利要求4所述的系统，所述一个或多个处理器还包括数据获取处理器，其操作以获取由成像装置或成像系统获得的成像数据；以及所述一个或多个处理器包括同步处理器，并且系统还包括操作以供旋转马达控制器使用的第一编码器信号和操作以供拉回马达控制器使用的第二编码器信号，其中同步处理器操作以在同步处理器与数据获取处理器接口之前调节或控制第一编码器信号和第二编码器信号，使得每次在成像数据输入上获取深度扫描时，针对旋转马达和拉回马达中的每一个记录来自编码器信号的信息以记录针对深度扫描的确切或近似波束位置，并且同步处理器操作以使用单个同步信号用于数据获取处理器以针对每个测得的深度扫描剖面捕获导管或探头的位置，其中以下一种或多种：(i)使用触发器信号触发深度扫描的单次获取并记录从解调的编码同步信号导出的旋转数字计数器和拉回数字计数器的值，该编码同步信号是用系统的解调器和/或系统的数据获取处理器的解调器解调的；(ii)使用触发器信号触发模数转换器(ADC)上的深度扫描的单次获取并记录从解调的编码同步信号导出的旋转数字计数器和拉回数字计数器，该编码同步信号是用系统的解调器和/或系统的数据获取处理器的解调器解调的；(iii)触发器信号是操作以触发成像数据的采样的A线触发器信号，或者触发器信号是操作以触发成像数据的采样从而以k间隔均匀地获取成像数据的k时钟触发器信号；和/或(iv)同步信号包括或包含结果脉冲串，结果脉冲串是来自同步处理器的脉冲串，并且除同步处理器在拉回的预定或设定部分修改脉冲之外，同步处理器操作以发送与在旋转马
达的每一转发生的第一编码器信号的索引对应的脉冲，拉回的预定或设定部分是以下一个或多个：拉回的开始，其中同步处理器以同步处理器在拉回开始时消隐或跳过一个脉冲的方式修改脉冲；拉回的结束，其中同步处理器以同步处理器在拉回结束时消隐或跳过一个脉冲的方式修改脉冲；拉回的开始和结束，其中同步处理器以同步处理器在拉回开始时消隐或跳过一个脉冲，然后在拉回结束时消隐或跳过另一个脉冲的方式修改脉冲；拉回的开始和/或结束，其中同步处理器以同步处理器在拉回开始和/或拉回结束时引入额外的脉冲和/或延迟的方式修改脉冲；在拉回的结束，其中同步处理器修改脉冲以使数据获取处理器的帧计数器随着旋转马达减速而以较慢的速率递增；和/或在拉回的开始，其中同步处理器修改脉冲以使数据获取处理器的帧计数器随着旋转马达加速到稳态目标而朝着稳定速率递增。7.如权利要求6所述的系统，其中以下一种或多种：(i)数据获取处理器包括帧计数器，除了在拉回的开始时之外，帧计数器以固定、稳定或预定或设定的速率递增，在拉回的开始时，帧计数器以预定或设定的速率的大约一半或预定或设定的速率的一部分递增，使得在拉回的开始与帧计数器以固定、稳定或预定或设定的速率递增的时间之间的跳跃准确地发信号通知或指示拉回的开始和/或结束，并在已知或设定了总拉回长度和/或时间的情况下推导出针对每个深度扫描的确切波束位置的近似或准确记录；(ii)所述一个或多个处理器包括控制处理器，控制处理器操作以控制旋转马达控制器和拉回马达控制器或向其发送命令，使得实现设定或预定的导管或探头的速度和/或位置和/或设定或预定的旋转马达和/或拉回马达的速度和/或位置以产生一种或多种扫描图案，并且数据获取处理器包括帧计数器，除了在拉回结束时同步处理器修改脉冲以随着旋转马达减速而以较慢的速率递增的情况下第一编码器信号脉冲串进而被延迟并且帧计数器按不断增加的A线触发器的数量递增之外，帧计数器以固定、稳定或预定或设定速率递增，旋转马达减速由控制处理器或所述一个或多个处理器控制，以准确地与拉回的结束一致以减少或消除拉回的结束与旋转马达减速的开始之间的不确定性，以准确确定拉回的结束并针对预定或设定的总拉回长度和/或时间推导出针对每个深度扫描的确切波束位置的近似或准确记录；(iii)旋转马达具有急剧的减速剖面，并且旋转马达操作以对于在帧计数器递增之前发生的A线触发器数量在一次旋转中显著或实质减速，使得旋转马达的减速剖面大到足以被检测为旋转马达减速，而不是被检测为旋转马达转速的变化；和/或(iv)旋转马达速度的变化操作以在正常操作中每预定或设定数量的A线触发器导致脉冲串，并且在相当于一次稳态旋转的时间期间的旋转马达减速操作为大于预定或设定的A线触发器数量的A线触发器数量，使得设置或选择A线触发器以上的阈值并且设置或选择A线触发器以下的阈值以检测拉回的结束。8.如权利要求7所述的系统，其中以下一种或多种：(i)所述一个或多个处理器还包括拉回状况处理器，其操作以确定指示或检测拉回的开始和/或结束的拉回状况；(ii)旋转马达的减速由旋转马达控制器和/或由旋转马达控制器和驱动器发起，并且旋转马达控制器和/或驱动器操作以从拉回状况处理器接收控制减速的命令；
(iii)拉回状况处理器还操作以从旋转马达控制器和/或驱动器接收信息以确定拉回状况；和/或(iv)拉回状况处理器被部署或包括在系统的扫描机构中。9.如权利要求6所述的系统，其中以下一种或多种：(i)旋转马达以低于目标稳态值的速度旋转，然后在拉回马达加速时加速或与其大约同时加速；(ii)数据获取处理器包括帧计数器，该帧计数器以固定、稳定或预定或设定的速率递增一次或随着旋转马达加速到目标稳态值而递增；(iii)所述一个或多个处理器包括控制处理器，控制处理器操作以控制旋转马达控制器和拉回马达控制器或向其发送命令，使得实现设定或预定的导管或探头的速度和/或位置和/或设定或预定的旋转马达和/或拉回马达的速度和/或位置以产生一种或多种扫描图案，并且旋转马达加速由控制处理器或所述一个或多个处理器控制以准确地与拉回的开始一致以减少或消除拉回的开始与旋转马达加速的开始之间的不确定性，并准确确定拉回的开始并针对预定或设定的总拉回长度和/或时间推导出针对每个深度扫描的确切波束位置的近似或准确记录；(iv)旋转马达具有急剧的加速剖面，并且旋转马达操作以对于在帧计数器递增之前发生的A线触发器数量在一次旋转中显著或实质加速，使得旋转马达的加速剖面大到足以被检测为旋转马达加速到目标稳态值，而不是被检测为旋转马达转速的变化；和/或(v)拉回前旋转马达速度的变化操作以每预定或设定数量的A线触发器导致脉冲串，并且在相当于一次稳态旋转的时间期间的旋转马达加速操作为大于预定或设定的A线触发器数量的A线触发器数量，使得设置或选择阈值以检测拉回的开始。10.如权利要求9所述的系统，其中以下一种或多种：(i)所述一个或多个处理器还包括拉回状况处理器，其操作以确定指示或检测拉回的开始和/或结束的拉回状况；(ii)旋转马达的加速由旋转马达控制器和/或由旋转马达控制器和驱动器发起，并且旋转马达控制器和/或驱动器操作以从拉回状况处理器接收控制加速的命令；(iii)拉回状况处理器还操作以从旋转马达控制器和/或驱动器接收信息以确定拉回状况；和/或(iv)拉回状况处理器被部署或包括在系统的扫描机构中。11.如权利要求1所述的系统，其中系统还包括或连接到以下一个或多个：光源，其操作以产生光；干涉光学系统，其操作以：(i)接收来自光源的光并将其分为要用以照射对象或样本的第一光和第二参考光，(ii)发送第二参考光，用于反射离开干涉光学系统的参考镜，以及(iii)通过使已用以照射对象或样本的第一光的反射或散射光和反射的第二参考光组合或重新组合来生成干涉光，并且使生成一种或多种干涉图案的干涉光彼此干涉；和/或一个或多个检测器，其操作以连续获取干涉光和/或一种或多种干涉图案，使得获得一条或多条A线。12.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个成像模态包括以...
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