成像處理系統(tǒng)和方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]血管內(nèi)超聲波(IVUS)成像是從小導(dǎo)管的尖端處的換能器發(fā)射聲能，該聲能被引導(dǎo)到心臟的冠狀動(dòng)脈或身體內(nèi)的其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的一項(xiàng)技術(shù)。從血管組織反射的聲能被換能器接收，并且發(fā)送至系統(tǒng)控制臺(tái)，在該系統(tǒng)控制臺(tái)中實(shí)時(shí)顯示高分辨率、剖面圖像。IVUS技術(shù)提供包括冠狀動(dòng)脈內(nèi)腔的血管結(jié)構(gòu)和內(nèi)腔、冠狀動(dòng)脈壁形態(tài)、以及冠狀動(dòng)脈壁的表面處或附近的裝置如支架的體內(nèi)可視化。IVUS成像可以用于使包括冠狀動(dòng)脈疾病的病變血管可視化。IVUS導(dǎo)管通常將采用產(chǎn)生用于可視化的壓力波的至少一個(gè)高頻(10MHz-60MHZ)超聲波換能器。至少一個(gè)換能器典型地容納在周邊護(hù)套或?qū)Ч軜?gòu)件中并且機(jī)械地旋轉(zhuǎn)以用于360度可視化。IVUS系統(tǒng)數(shù)據(jù)可能受多種因素的影響，包括例如，電噪聲、熱噪聲、散斑、和/或血管與導(dǎo)管之間的相對運(yùn)動(dòng)。這些因素可能會(huì)影響基于受影響的超聲波數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的圖像的質(zhì)量。例如，圖像的多個(gè)部分可能會(huì)出現(xiàn)模糊或者圖像中可能會(huì)出現(xiàn)偽影。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]在某些實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括一個(gè)超聲波換能器，該超聲波換能器被配置成通過發(fā)射聲能并接收該能量的一個(gè)反向散射來產(chǎn)生多個(gè)數(shù)據(jù)向量，每個(gè)數(shù)據(jù)向量包括超聲波數(shù)據(jù)；包括至少一個(gè)處理器的一個(gè)成像引擎，該成像引擎被配置成從該超聲波換能器接收該多個(gè)數(shù)據(jù)向量，從該多個(gè)數(shù)據(jù)向量形成一個(gè)第一組數(shù)據(jù)向量和一個(gè)第二組數(shù)據(jù)向量，基于該第一組數(shù)據(jù)向量和該第二組數(shù)據(jù)向量分別產(chǎn)生一個(gè)第一數(shù)據(jù)組合和一個(gè)第二數(shù)據(jù)組合，基于該第一數(shù)據(jù)組合和該第二數(shù)據(jù)組合分別產(chǎn)生一個(gè)第一包絡(luò)和一個(gè)第二包絡(luò)，基于該第一包絡(luò)和該第二包絡(luò)產(chǎn)生一個(gè)組合包絡(luò)，并且基于該組合包絡(luò)產(chǎn)生一個(gè)圖像。
[0003]在一些實(shí)例中，該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括一個(gè)導(dǎo)管組件，該導(dǎo)管組件被配置成將該超聲波換能器傳送至一個(gè)成像區(qū)域；以及一個(gè)患者接口模塊，該患者接口模塊包括一個(gè)導(dǎo)管接口，其中該患者接口模塊被電連接到該成像引擎上并且經(jīng)由該導(dǎo)管接口聯(lián)接到該導(dǎo)管和該超聲波換能器上，并且其中該患者接口模塊被配置成使該超聲波換能器相對于該導(dǎo)管組件旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)例中，該第一組數(shù)據(jù)向量和第二組數(shù)據(jù)向量的數(shù)據(jù)向量是徑向排序的。在一些實(shí)例中，該超聲波換能器被配置成在它相對于該導(dǎo)管組件旋轉(zhuǎn)時(shí)每2 31 /4096弧度產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)向量。在一些實(shí)例中，該第一組數(shù)據(jù)向量包括兩個(gè)數(shù)據(jù)向量，并且該第二組數(shù)據(jù)向量包括兩個(gè)數(shù)據(jù)向量。在一些實(shí)例中，該第一組數(shù)據(jù)向量包括四個(gè)數(shù)據(jù)向量，并且該第二組數(shù)據(jù)向量包括四個(gè)數(shù)據(jù)向量。在一些實(shí)例中，該第一組數(shù)據(jù)向量和該第二組數(shù)據(jù)向量各自包括至少一個(gè)共同的數(shù)據(jù)向量。在一些實(shí)例中，該第一數(shù)據(jù)組合和第二數(shù)據(jù)組合各自分別通過對與該第一組數(shù)據(jù)向量和第二組數(shù)據(jù)向量的每個(gè)數(shù)據(jù)向量相關(guān)聯(lián)的超聲波數(shù)據(jù)求平均值來產(chǎn)生。在一些實(shí)例中，該組合包絡(luò)通過對該第一包絡(luò)和該第二包絡(luò)求平均值來產(chǎn)生。在一些實(shí)例中，由該超聲波換能器發(fā)射的該聲能是在40 - 60MHz之間。
[0004]在某些實(shí)施例中，一種方法包括接收多個(gè)數(shù)據(jù)向量，每個(gè)數(shù)據(jù)向量包括超聲波數(shù)據(jù)；從該多個(gè)數(shù)據(jù)向量形成一個(gè)第一組數(shù)據(jù)向量和第二組數(shù)據(jù)向量，基于該第一組數(shù)據(jù)向量和該第二組數(shù)據(jù)向量分別產(chǎn)生一個(gè)第一數(shù)據(jù)組合和一個(gè)第二數(shù)據(jù)組合，基于該第一數(shù)據(jù)組合和該第二數(shù)據(jù)組合分別產(chǎn)生一個(gè)第一包絡(luò)和一個(gè)第二包絡(luò)，基于該第一包絡(luò)和該第二包絡(luò)產(chǎn)生一個(gè)組合包絡(luò)，并且基于該組合包絡(luò)產(chǎn)生一個(gè)圖像。
[0005]在某些實(shí)施例中，一種非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)制品上面存儲(chǔ)了計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，這些計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令用于使至少一個(gè)可編程處理器接收多個(gè)數(shù)據(jù)向量，其中每個(gè)數(shù)據(jù)向量包括超聲波數(shù)據(jù)；從該多個(gè)數(shù)據(jù)向量形成一個(gè)第一組數(shù)據(jù)向量和一個(gè)第二組數(shù)據(jù)向量，基于該第一組數(shù)據(jù)向量和該第二組數(shù)據(jù)向量分別產(chǎn)生一個(gè)第一數(shù)據(jù)組合和一個(gè)第二數(shù)據(jù)組合，基于該第一數(shù)據(jù)組合和該第二數(shù)據(jù)組合分別產(chǎn)生一個(gè)第一包絡(luò)和一個(gè)第二包絡(luò)，基于該第一包絡(luò)和該第二包絡(luò)產(chǎn)生一個(gè)組合包絡(luò)，并且基于該組合包絡(luò)產(chǎn)生一個(gè)圖像。
[0006]以下附圖和說明闡述了一個(gè)或多個(gè)實(shí)例的細(xì)節(jié)。從本說明、附圖以及權(quán)利要求書中將清楚明白其他特征、目的以及優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0007]以下【附圖說明】了本發(fā)明的具體實(shí)例，并且因此并不限制本發(fā)明的范圍。這些附圖不是按比例繪制的(除非這樣聲明)并且旨在與以下詳細(xì)說明的解釋結(jié)合使用。下文將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)例，其中相同數(shù)字表示相同元件。
[0008]圖1是一個(gè)IVUS系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例的方框圖。
[0009]圖2是一個(gè)IVUS導(dǎo)管的側(cè)視截面視圖。
[0010]圖3是包括由超聲波換能器傳播的數(shù)據(jù)向量的一個(gè)導(dǎo)管的前視圖。
[0011]圖4是血管內(nèi)腔中存在一個(gè)導(dǎo)管的一個(gè)血管的截面視圖。
[0012]圖5是血管內(nèi)腔中的一個(gè)導(dǎo)管包括由該導(dǎo)管傳播的數(shù)據(jù)向量的血管的截面視圖。
[0013]圖6是示出基于幀的圖像處理的一個(gè)實(shí)例的方框圖。
[0014]圖7是包括由一個(gè)導(dǎo)管傳播的數(shù)據(jù)向量的該導(dǎo)管的平面圖。
[0015]圖8是示出基于相移的超聲波數(shù)據(jù)的一個(gè)實(shí)例的圖。
[0016]圖9是示出基于相移的超聲波數(shù)據(jù)的一個(gè)實(shí)例的圖。
[0017]圖10是示出超聲波數(shù)據(jù)和超聲波數(shù)據(jù)的一個(gè)相應(yīng)的包絡(luò)的圖。
[0018]圖11是示出用于基于超聲波數(shù)據(jù)處理一個(gè)圖像的一種方法的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下詳細(xì)說明在本質(zhì)上是示例性的，并且絕非旨在以任何方式對本發(fā)明的范圍、適用性、或構(gòu)型進(jìn)行限制。更恰當(dāng)?shù)氖?，以下說明提供了用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)例的一些實(shí)用解釋。對選定元件提供了構(gòu)造、材料、尺寸以及制造過程的多個(gè)實(shí)例，并且所有其他元件采用了本發(fā)明領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的那些。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，許多提出的實(shí)例具有多種適合的替代方案。
[0020]—般而言，血管內(nèi)超聲波(IVUS)技術(shù)米用一個(gè)導(dǎo)管以將一個(gè)超聲波換能器傳送至患者身體內(nèi)一個(gè)感興趣的區(qū)域。該感興趣的區(qū)域可以是例如心臟的冠狀動(dòng)脈或身體的其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)。該超聲波換能器可以被配置成通過發(fā)射和接收聲能(例如，射頻或RF波)來產(chǎn)生超聲波數(shù)據(jù)。該超聲波數(shù)據(jù)可以被處理來產(chǎn)生該區(qū)域的圖像。在某些實(shí)例中，超聲波數(shù)據(jù)可能受多種因素的影響，包括例如，電噪聲、熱噪聲、散斑、和/或血管與導(dǎo)管之間的相對運(yùn)動(dòng)。這些因素可能會(huì)影響基于受影響的超聲波數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的圖像的質(zhì)量(例如，圖像的多個(gè)部分可能出現(xiàn)模糊，圖像中存在圖像偽影等)。本申請通常涉及可以用于改進(jìn)圖像的質(zhì)量的圖像處理技術(shù)。雖然本申請?zhí)岢隽嗽S多IVUS實(shí)例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解到這些圖像處理技術(shù)并非僅限于IVUS。本申請中描述的方法還可以用于其他基于波的成像技術(shù)，例如相位敏感光學(xué)相干層析技術(shù)。
[0021]圖1是一個(gè)IVUS系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)例的高級方框圖。IVUS系統(tǒng)100包括一個(gè)成像引擎110、一個(gè)患者接口模塊(P頂)130、一個(gè)線性平移系統(tǒng)(LTS) 120、以及一個(gè)成像導(dǎo)管140。成像引擎110是系統(tǒng)的中心部件，并且可以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)功能，包括圖像產(chǎn)生、IVUS圖像和其他信息顯示、系統(tǒng)部件控制、存儲(chǔ)和輸出圖像數(shù)據(jù)、用于操作系統(tǒng)的用戶界面(例如，GUI)、以及分析工具(例如，面積測量、線性測量和注釋)。
[0022]PIM 130提供了導(dǎo)管140與成像引擎110之間的機(jī)電接口。P頂130提供了用于固定導(dǎo)管140的機(jī)械接口，以及用于使導(dǎo)管140的一個(gè)成像組件旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。PIM 130還提供了將信號(hào)從集成超聲波發(fā)生器輸送至導(dǎo)管140并接收返回信號(hào)的電接口。
[0023]導(dǎo)管140是一種微創(chuàng)血管內(nèi)超聲波成像導(dǎo)管。導(dǎo)管140從它遠(yuǎn)端尖端處的一個(gè)換能器發(fā)射聲能，該聲能被引導(dǎo)到心臟的冠狀動(dòng)脈中。從血管組織反射的聲波被該換能器接收，并且發(fā)送經(jīng)過PM 130而到達(dá)成像引擎110。導(dǎo)管140能夠以所選頻率如40MHz或60MHz操作，這取決于用戶偏好。導(dǎo)管140包括由一個(gè)護(hù)套包圍的一根驅(qū)動(dòng)線纜。導(dǎo)管140的近端連接到PM 130上并且通過P頂130機(jī)械地旋轉(zhuǎn)。