一種集成血管內(nèi)光相干斷層掃描（oct）影像和數(shù)字減影(dsa)影像的一體化在線實時處理儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種集成血管內(nèi)光相干性斷層掃描（OCT）影像和數(shù)字減影（DSA）影像的一體化在線實時處理儀，包括數(shù)據(jù)采集模塊、DSA影像的血管分割重建模塊、OCT影像的血管測量模塊、血管三維成像模塊、DSA影像和OCT影像的聯(lián)動模塊、影像報告模塊和傳輸模塊。本發(fā)明結(jié)合DSA影像和OCT影像，多方位對血管進行處理，通過對DSA影像的血管分割重建模塊所獲得的血管測量結(jié)果和OCT影像的血管測量模塊所獲得的橫截面上的血管測量結(jié)果的對比，方便術(shù)者判斷是否對病變血管行介入治療以及介入治療的血管段位置，進而確定治療方案，并幫助術(shù)者精確選擇支架大小和定位支架。
【專利說明】一種集成血管內(nèi)光相干斷層掃描(OCT)影像和數(shù)字減影(DSA)影像的一體化在線實時處理儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，具體是指一種集成血管內(nèi)光相干斷層掃描(OCT)影像和數(shù)字減影(DSA)影像的一體化在線實時處理儀。
【背景技術(shù)】
[0002]冠狀動脈造影是診斷冠心病的一種有效方法。將導(dǎo)管經(jīng)大腿股動脈、橈動脈或其它周圍動脈插入，送至升主動脈，然后探尋左或右冠狀動脈口插入，注入造影劑，使冠狀動脈顯影，能較明確地揭示冠狀動脈的解剖畸形及其阻塞性病變的位置、程度與范圍。冠狀動脈造影是目前能直接觀察冠狀動脈形態(tài)的有效方法，醫(yī)學(xué)界號稱其為“金標準”。對于造影中狹窄較重的部位，需要進行介入治療。
[0003]在臨床實際應(yīng)用當中，冠狀動脈造影也表現(xiàn)出諸多不足之處。如，它只能顯示管腔的情況，不能顯示病變所在的管壁和粥樣斑塊，不能提供粥樣斑塊形態(tài)和性質(zhì)的詳細情況，有可能使術(shù)者低估冠脈狹窄的程度。這就使得依據(jù)冠脈造影評價冠脈粥樣硬化和介入治療療效的準確度降低。尤其是冠脈血管重構(gòu)這一概念的提出，使得人們不得不重新評價冠脈造影在冠心病診療中的可靠性。在冠脈粥樣硬化的早期，隨著粥樣斑塊面積的增大，冠脈呈代償性擴張，管腔面積可無狹窄，這一過程即血管重構(gòu)，此時冠脈造影往往無異常表現(xiàn)。
[0004]光學(xué)相干斷層掃描(0CT)，使用低相干光對生物組織進行橫斷面掃描，通過記錄散射剖面與光束中每個橫向位置的深度的對比曲線生成組織的截面圖像，其使用了最新的高分辨率掃描技術(shù)，除具有無創(chuàng)傷、可重復(fù)性好的優(yōu)點外，它能夠測量分辨率< ΙΟμπι的組織和距離，可對血管的斑塊性 質(zhì)、支架鋼梁等能進行精確分析。由于光相干性斷層探頭直接置于血管腔內(nèi)探測，因此，血管內(nèi)光相干性斷層不僅可準確測量管腔及粥樣斑塊或纖維斑塊的大小，更重要的是它可提供粥樣斑塊的大體組織信息，在顯示因介入治療所致的復(fù)雜的病變形態(tài)時明顯優(yōu)于造影。
[0005]對于一些血栓病變、支架內(nèi)再狹窄等需要精確分析的病變，往往需要OCT的指導(dǎo)。然而，由于肉眼觀察存在的局限性、醫(yī)生和技師溝通的一些盲點等，很難精確地精確地將OCT影像與DSA影像結(jié)合在一起，對進一步保障經(jīng)皮冠狀動脈介入手術(shù)(PCI)質(zhì)量提出了更高的難度。因此，一種能結(jié)合DSA影像和OCT影像，實現(xiàn)血管點對點測量的影像處理設(shè)備，將有力推動心血管介入手術(shù)的發(fā)展，保障手術(shù)的質(zhì)量。而此類技術(shù)在國內(nèi)尚屬空白，因此具有很大的發(fā)展空間和研究價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對【背景技術(shù)】所提出的問題，本發(fā)明的目的是提供一種集成血管內(nèi)光相干斷層掃描(OCT)影像和數(shù)字減影(DSA)影像的一體化在線實時處理儀。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明包括七個模塊:數(shù)據(jù)采集模塊、DSA影像的血管分割重建模塊、OCT影像的血管測量模塊、血管三維成像模塊、DSA影像和OCT影像的聯(lián)動模塊、影像報告模塊以及傳輸模塊。其中:(I)數(shù)據(jù)采集模塊，包括在計算機內(nèi)部嵌入含兩路DVI接口的高清采集卡，用于在術(shù)中實時采集OCT影像和DSA影像，并存于計算機本地硬盤；(2) DSA影像的血管分割重建模塊，用于對采集的DSA影像重建血管走形，對重建后的血管中被選擇的感興趣的血管段，勾勒血管中心線，在勾勒的血管中心線上標注感興趣血管段的起始點和終末點；(3) OCT影像的血管測量模塊，通過OCT導(dǎo)管的自身尺寸做參照，對OCT影像上被選擇的感興趣的圖像進行全自動或人機互動式血管管腔的測量；所述全自動測量是指計算機根據(jù)血管橫截面上的自身管腔和殘余管腔的邊界的灰度值的不同，自動獲取自身管腔和殘余管腔的邊界，并獲得測量結(jié)果；所述的人機互動式測量是指在計算機對感興趣的圖像進行所述的全自動測量的基礎(chǔ)上，再提供操作者修改界面，接收操作者的指令，修改血管橫截面上自身管腔和殘余管腔的邊界，OCT影像的血管測量模塊根據(jù)新勾勒的血管管腔邊界再進行所述測量。所述測量包括:血管橫截面上的自身管腔與殘余管腔的管腔面積、直徑和斑塊負荷，以及縱截面上血管的長度；所述的自身管腔是指原始的血管管腔，包括殘余的血管管腔和斑塊部分；所述的殘余管腔是指目前現(xiàn)有的能供血流通過的血管管腔，就是自身管腔剔除了斑塊后所剩下的血管管腔；所述的斑塊負荷是指橫截面上的斑塊面積與自身管腔的面積的比值；
(4)血管三維成像模塊，用于對被選擇的感興趣的血管，根據(jù)其OCT影像的血管橫截面和縱截面影像以及DSA影像分割重建后的血管走形，生成直觀的血管三維結(jié)構(gòu)；(5) DSA影像和OCT影像的聯(lián)動模塊，用于根據(jù)血管的三維結(jié)構(gòu)，獲取所勾勒的血管中心線上的起始點和終末點之間的真實長度，并根據(jù)起始點和終末點，確定OCT影像上相應(yīng)的起始幀和結(jié)束幀圖像，并計算出OCT影像上起始幀和結(jié)束幀之間的圖像幀數(shù)N，進而自動將DSA影像上的起始點和終末點之間的血管分割成N個等距離的點，實現(xiàn)DSA影像上的血管的每個點對應(yīng)OCT影像上各自相應(yīng)的幀圖像，并通過對DSA影像的血管分割重建模塊所獲得的血管測量結(jié)果和OCT影像的血管測量模塊所獲得的橫截面上的血管測量結(jié)果的對比，方便術(shù)者判斷是否對病變血管行介入治療以及介入治療的血管段位置，進而確定治療方案，并幫助術(shù)者精確選擇支架大小和定位支架；(6)影像報告模塊，用于根據(jù)由計算機自動輸入或人工輸入的上述模塊所獲得的中間數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)，按照模板，生成影像介入檢查相關(guān)數(shù)據(jù)報告；(7)傳輸模塊，用于傳輸一體化在線實時處理儀所生成的影像數(shù)據(jù)和報告至指定的計算機。
[0007]進一步地，DSA影像的血管分割重建模炔基于匹配濾波的方法，提取不相交血管的邊緣、直徑和中心線，對采集的DSA影像血管重建血管走形。[0008]進一步地，DSA影像的血管分割重建模塊還結(jié)合多尺度分析和邊界跟蹤的方法，提高模糊的、細小的和交叉的血管處理效果。
進一步地，DSA影像的血管分割重建模塊還可以根據(jù)指令，以造影導(dǎo)管或指引導(dǎo)管的尺寸做參照，對DSA影像上感興趣的血管段進行長度、參考直徑和管腔面積的測量。
[0009]進一步地，血管三維成像模塊在生成血管的三維結(jié)構(gòu)之后，還可以根據(jù)指令，通過縱截面上的血管長度和橫截面上的殘余管腔的面積，獲取血管容積。
[0010]所述影像報告模塊中所述的“上述模塊所獲得的中間和結(jié)果數(shù)據(jù)”，可以是某個模塊對圖像的測量結(jié)果和計算結(jié)果、某個模塊采集的圖像、經(jīng)某個模塊處理后的圖像。
[0011]采用本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下技術(shù)效果:
(I)直觀獲取血管的真實長度、血管管腔直徑、血管管腔面積和容積以及斑塊負荷；(2)獲取直觀的血管三維結(jié)構(gòu)；(3)通過對所述的DSA影像的血管分割重建模塊所獲得的血管測量結(jié)果和所述的OCT影像的血管測量模塊所獲得的橫截面上的血管測量結(jié)果的對t匕，方便術(shù)者判斷是否對病變血管行介入治療以及介入治療的血管段位置，進而確定治療方案，并幫助術(shù)者精確選擇支架大小和定位支架。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)與其它相關(guān)設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)框架圖。
[0013]圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的實現(xiàn)方式路線圖。
[0014]圖中，1、血管內(nèi)光相干斷層掃描儀；2、數(shù)字減影血管造影機；3、OCT影像和DSA影像一體化在線實時處理儀；4、影像圖片專用打印機；5、醫(yī)院的影像中央站；6、數(shù)據(jù)采集模塊；7、DSA影像的血管分割重建模塊；8、OCT影像的血管測量模塊；9、DSA影像和OCT影像的聯(lián)動模塊；10、血管三維成像模塊；11、影像報告模塊；12、傳輸模塊。
【具體實施方式】
[0015]根據(jù)圖1和圖2，本發(fā)明所提供的是集成血管內(nèi)光相干斷層掃描(OCT)影像和數(shù)字減影(DSA)影像的一體化在線實時處理儀。該系統(tǒng)包括七個模塊:數(shù)據(jù)采集模塊、DSA影像的血管分割重建模塊、OCT影像的血管測量模塊、血管三維成像模塊、DSA影像和OCT影像聯(lián)動模塊、影像報告模塊以及傳輸模塊。其中:(1)數(shù)據(jù)采集模塊:包括在計算機內(nèi)部嵌入含兩路DVI接口的高清采集卡，用于在術(shù)中實時采集OCT影像和DSA影像，并存于計算機本地硬盤；(2) DSA影像的血管分割重建模塊:基于匹配濾波的方法，在DSA影像上提取不相交血管的邊緣、直徑和中心線，重建血管走形，結(jié)合多尺度分析和邊界跟蹤的方法，提高模糊的、細小的和交叉的血管處理效果，并對感興趣的血管勾勒血管中心線，在勾勒的血管中心線上標注興趣血管段的起始點和終末點，或者，進一步地，根據(jù)指令，通過以造影導(dǎo)管或指引導(dǎo)管的尺寸做參照，對DSA影 像上感興趣的血管段進行長度、參考直徑和管腔面積的測量；(3) OCT影像的血管測量模塊，通過OCT導(dǎo)管的自身尺寸做參照，對OCT影像上被選擇的感興趣的圖像進行全自動或人機互動式血管管腔的測量；所述的全自動測量是指計算機根據(jù)血管橫截面上的自身管腔和殘余管腔的邊界的灰度值的不同，自動獲取自身管腔和殘余管腔的邊界，并獲得測量結(jié)果；所述的人機互動式測量是指在計算機對感興趣的圖像進行所述的全自動測量的基礎(chǔ)上，再提供操作者修改界面，接收操作者的指令，修改血管橫截面上自身管腔和殘余管腔的邊界，OCT影像的血管測量模塊根據(jù)新勾勒的血管管腔邊界再進行所述測量。所述測量包括:血管橫截面上的自身管腔與殘余管腔的管腔面積、直徑和斑塊負荷，以及縱截面上血管的長度；所述的自身管腔是指原始的血管管腔，包括殘余的血管管腔和斑塊部分；所述的殘余管腔是指目前現(xiàn)有的能供血流通過的血管管腔，就是自身管腔剔除了斑塊后所剩下的血管管腔；所述的斑塊負荷是指橫截面上的斑塊面積與自身管腔的面積的比值；(4)血管三維成像模塊:用于對感興趣的血管，根據(jù)其OCT影像的血管橫截面和縱截面影像以及DSA影像分割重建后的血管走形，生成直觀的血管三維結(jié)構(gòu)，或者，進一步地，在生成血管的三維結(jié)構(gòu)之后，還可以根據(jù)指令，通過縱截面上的血管長度和橫截面上的殘余管腔的面積，獲取血管容積；(5) DSA影像和OCT影像的聯(lián)動模塊:用于根據(jù)血管的三維結(jié)構(gòu)，獲取所勾勒的血管中心線上的起始點和終末點之間的真實長度，并根據(jù)起始點和終末點，確定OCT影像上相應(yīng)的起始幀和結(jié)束幀圖像，并計算出OCT影像上起始幀和結(jié)束幀之間的圖像幀數(shù)N，進而自動將DSA影像上的起始點和終末點之間的血管分割成N個等距離的點，實現(xiàn)DSA影像上的血管的每個點對應(yīng)OCT影像上各自相應(yīng)的幀圖像，并通過對DSA影像的血管分割重建模塊所獲得的血管測量結(jié)果和OCT影像的血管測量模塊所獲得的橫截面上的血管測量結(jié)果的對比，方便術(shù)者判斷是否對病變血管行介入治療以及介入治療的血管段位置，進而確定治療方案，并幫助術(shù)者精確選擇支架大小和定位支架；(6)影像報告模塊:用于根據(jù)由計算機自動輸入或人工輸入的上述模塊所獲得的測量數(shù)值，按照模板，生成影像介入檢查相關(guān)數(shù)據(jù)報告；(7)傳輸模塊:用于傳輸一體化在線實時處理儀所生成的影像數(shù)據(jù)和報告至指定的計算機。
[0016]在做心血管介入手術(shù)過程中，一些特殊的病變(如:血栓病變、支架內(nèi)再狹窄等)往往需要血管內(nèi)光相干斷層掃描檢查的指導(dǎo)，此時，本發(fā)明將進入運用階段，其具體的實施步驟如下:
1、將本發(fā)明在介入導(dǎo)管室內(nèi)分別與DSA機器和OCT機器的影像輸出接口相連，通過高清數(shù)據(jù)采集卡，實時獲取術(shù)中DSA影像和OCT影像；
2、通過DSA影像和OCT影像的對比觀察，由操作者在DSA影像上找到感興趣的病變血管，根據(jù)操作者指令，由計算機運行，用DSA影像的血管分割重建模塊對DSA影像上感興趣的血管，重建血管走形，并對重建后的血管，勾勒中心線，并自動生成垂直于中心線的可移動線，在中心線上標注感興趣的病變血管的起始點和終末點。所述的感興趣的病變血管也即被選擇的血管，即本發(fā)明的處理對象。
[0017]3、根據(jù)操作者指令，由計算機運行，根據(jù)所選擇血管的OCT影像的血管橫截面和縱截面影像以及DSA影像分割重建后的血管走形，用血管三維成像模塊，生成直觀的血管三維結(jié)構(gòu)。
[0018]4、根據(jù)操作者指令，由計算機運行，用DSA影像和OCT影像的聯(lián)動模塊，在前述產(chǎn)生的血管三維結(jié)構(gòu)上標出與中心線上的病變血管段的起始點和終末點相對應(yīng)的起始點和終末點，進而獲取兩點之間的血管的真實長度；并根據(jù)起始點和終末點，確定OCT影像上相應(yīng)的起始幀和結(jié)束幀圖像，獲取OCT影像上起始幀和結(jié)束幀之間的圖像幀數(shù)N，進而自動將DSA影像上的起始點和終末點之間的血管分割成N個等距離的點，實現(xiàn)DSA影像上的血管的每個點對應(yīng)OCT影像上各自相應(yīng)的幀圖像。
[0019]5、選擇聯(lián)動操作后，在DSA影像的被選擇的血管上的N個點之間移動可移動線時，OCT影像上的幀圖像會相應(yīng)地前后運動；反之，在OCT影像上的開始幀與結(jié)束幀之間前后運動幀圖像時，DSA影像上的可移動線會相應(yīng)移動。進而實現(xiàn)DSA影像和OCT影像的聯(lián)動，確?？梢苿泳€所處的血管段與OCT影像的當前幀圖像相吻合，方便術(shù)者對DSA影像和OCT影像進行對比觀察。
[0020]通過DSA影像和OCT影像的聯(lián)動模塊，為在DSA影像和OCT影像的對比處理過程提供了非常直觀和方便的界面。通過OCT影像的血管測量模塊對感興趣的血管段進行血管管腔的測量，并通過DSA影像的血管分割重建模塊對相應(yīng)的血管段進行長度、參考直徑和血管管腔面積的測量，進而方便術(shù)者在血管相同病變處，對比上述兩者的測量結(jié)果，根據(jù)對比結(jié)果，判斷是否對病變血管行介入治療以及介入治療的血管段位置，進而確定治療方案，并幫助術(shù)者精確選擇支架大小和定位支架。[0021]6、根據(jù)需要，通過血管的三維成像模塊，在生成血管三維結(jié)構(gòu)之后，根據(jù)指令，通過縱截面上的血管長度和橫截面上的殘余管腔的面積，獲取血管容積。
[0022]7、根據(jù)操作者指令，由計算機運行，用影像報告模塊根據(jù)手動輸入或計算機自動輸入的影像測量數(shù)據(jù)，生成報告并隨測量后的影像，一同用傳輸模塊上傳至指定的計算機，以備再次利用。
【權(quán)利要求】
1.一種集成血管內(nèi)光相干斷層掃描(OCT)影像和數(shù)字減影(DSA)影像的一體化在線實時處理儀，包括以下模塊:數(shù)據(jù)采集模塊、DSA影像的血管分割重建模塊、OCT影像的血管測量模塊、血管三維成像模塊、DSA影像和OCT影像的聯(lián)動模塊、影像報告模塊以及傳輸模塊； 所述的數(shù)據(jù)采集模塊，包括在計算機內(nèi)部嵌入含兩路DVI接口的高清采集卡，用于在術(shù)中實時采集OCT影像和DSA影像，并存于計算機本地硬盤； 所述的DSA影像的血管分割重建模塊，用于對采集的DSA影像重建血管走形，對重建后的血管中被選擇的感興趣的血管段，勾勒血管中心線，在勾勒的血管中心線上標注感興趣血管段的起始點和終末點； 所述的OCT影像的血管測量模塊，通過OCT導(dǎo)管的自身尺寸做參照，對OCT影像上被選擇的感興趣的圖像進行全自動或人機互動式血管管腔的測量；所述全自動測量是指計算機根據(jù)血管橫截面上的自身管腔和殘余管腔的邊界的灰度值的不同，自動獲取自身管腔和殘余管腔的邊界，并獲得測量結(jié)果；所述的人機互動式測量是指在計算機對感興趣的圖像進行所述的全自動測量的基礎(chǔ)上，再提供操作者修改界面，接收操作者的指令，修改血管橫截面上自身管腔和殘余管腔的邊界，OCT影像的血管測量模塊根據(jù)新勾勒的血管管腔邊界再進行所述測量；所述測量包括:血管橫截面上的自身管腔與殘余管腔的管腔面積、直徑和斑塊負荷，以及縱截面上血管的長度；所述的自身管腔是指原始的血管管腔，包括殘余的血管管腔和斑塊部分；所述的殘余管腔是指目前現(xiàn)有的能供血流通過的血管管腔，就是自身管腔剔除了斑塊后所剩下的血管管腔；所述的斑塊負荷是指橫截面上的斑塊面積與自身管腔的面積的比值； 所述的血管三維成像模塊，用于對被選擇的感興趣的血管，根據(jù)其OCT影像的血管橫截面和縱截面影像以及DSA影像分割重建后的血管走形，生成直觀的血管三維結(jié)構(gòu)； 所述的DSA影像和OCT影像的聯(lián)動模塊，用于根據(jù)血管的三維結(jié)構(gòu)，獲取所勾勒的血管中心線上的起始點和終末點之間的真實長度，并根據(jù)起始點和終末點，確定OCT影像上相應(yīng)的起始幀和結(jié)束幀圖像，并.計算出OCT影像上起始幀和結(jié)束幀之間的圖像幀數(shù)N，進而自動將DSA影像上的起始點和終末點之間的血管分割成N個等距離的點，實現(xiàn)DSA影像上的血管的每個點對應(yīng)OCT影像上各自相應(yīng)的幀圖像，方便血管管腔的精確測量和支架的精確定位; 所述的影像報告模塊，用于根據(jù)由計算機自動輸入或人工輸入的上述模塊所獲得的中間數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)，按照模板，生成影像介入檢查相關(guān)數(shù)據(jù)報告； 所述的傳輸模塊，用于傳輸一體化在線實時處理儀所生成的影像數(shù)據(jù)和報告至指定的計算機。
2.如權(quán)利要求1所述的一體化在線實時處理儀，其特征在于所述的DSA影像的血管分割重建模炔基于匹配濾波的方法，提取不相交血管的邊緣、直徑和中心線，對采集到的DSA影像重建血管走形。
3.如權(quán)利要求2所述的一體化在線實時處理儀，其特征在于所述的DSA影像的血管分割重建模塊還結(jié)合多尺度分析和邊界跟蹤的方法，提高模糊的、細小的和交叉的血管處理效果。
4.如權(quán)利要求2或3所述的一體化在線實時處理儀，其特征在于所述的DSA影像的血管分割重建模塊還根據(jù)指令，以造影導(dǎo)管或指引導(dǎo)管的尺寸做參照，對DSA影像上感興趣的血管段進行長度、參考直徑和管腔面積的測量。
5.如權(quán)利要求1所述的一體化在線實時處理儀，其特征在于所述的血管三維成像模塊，在生成血管的三維結(jié)構(gòu)之后，還根據(jù)指令通過縱截面上的血管長度和橫截面上的殘余管腔的面積，獲取血管容積。
【文檔編號】A61B5/00GK103462696SQ201310424563
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】王建安, 朱國忠, 孫勇 申請人:浙江大學(xué)