用于血管內超聲序列中的管腔邊界檢測的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的奪叉引用
[0002] 根據(jù)美國法典第35條119(e)款，本申請要求2013年3月1日提交的美國臨時專 利申請序列號61/771，285的權益，該臨時專利申請的內容以引用的方式并入本文中。
技術領域
[0003] 本發(fā)明領域涉及可插入患者的成像系統(tǒng)以及對從該系統(tǒng)中所獲得超聲圖像進行 分析的方法。本發(fā)明還涉及用于血管內超聲序列中的管腔邊界檢測的方法和成像系統(tǒng)。
【背景技術】
[0004] 可插入患者中的超聲裝置已證明具有對多種疾病和病癥的診斷能力。例如，血管 內超聲（IVUS)成像系統(tǒng)已被用作用于診斷阻塞血管的成像方式，并且提供信息以幫助執(zhí) 業(yè)醫(yī)師選擇并置入支架和其它器械以便恢復或增加血流量。IVUS成像系統(tǒng)已被用于診斷在 血管內部特定位置的粥樣斑塊堆積。IVUS成像系統(tǒng)可以用于確定血管內梗阻或狹窄的存 在、以及梗阻或狹窄的性質和程度。IVUS成像系統(tǒng)可以用于使由于如下原因而難以利用其 它血管內成像技術（諸如血管造影術）可視化的血管系統(tǒng)的各段可視化，例如運動（例如， 跳動的心臟）或者被一個或多個結構（例如，不希望進行成像的一條或多條血管）所阻礙。 IVUS成像系統(tǒng)可以用于實時地（或幾乎實時地）監(jiān)視或評估正在進行中的血管內治療，如 血管造影術和支架置入。此外，IVUS成像系統(tǒng)可以用于監(jiān)視一個或多個心室。
[0005] IVUS成像系統(tǒng)已被開發(fā)以提供用于使多種疾病或病癥可視化的診斷工具。IVUS 成像系統(tǒng)可以包括控制模塊（具備脈沖發(fā)生器、圖像處理器、和監(jiān)視器）、導管、以及設置在 該導管中的一個或多個換能器?？梢詫⑷菁{換能器的導管定位在位于被成像區(qū)域（如血管 壁或靠近血管壁的患者組織）的內部的或靠近被成像區(qū)域的管腔或體腔中?？刂颇K中的 脈沖發(fā)生器產生電脈沖，這些電脈沖被傳輸至一個或多個換能器并被轉換成聲脈沖，這些 聲脈沖被傳送經過患者組織。所傳送聲脈沖的反射脈沖被一個或多個換能器吸收，并且被 轉換成電脈沖。經轉換的電脈沖被傳輸至圖像處理器，并且被轉變?yōu)榭娠@示于監(jiān)視器上的 圖像。對于用于在IVUS圖像序列中識別血管管腔從而使醫(yī)師能夠評估圖像序列的系統(tǒng)和 方法存在著需求。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的一個實施例是關于一種用于對一系列超聲幀進行處理以便顯示的方法。 該方法包括：接收具有管腔的血管的血管內超聲（IVUS)幀序列，該系列的幀包括第一幀和 第二幀；確定第一幀的一個或多個區(qū)域的每個區(qū)域的一個或多個紋理特征；通過對第一幀 與第二幀進行比較，而確定一個或多個區(qū)域的每個區(qū)域的至少一個流動特征；利用一個或 多個紋理特征及至少一個流動特征而得出第一幀的管腔邊界，以便鑒定所述一個或多個區(qū) 域是在血管管腔的內部或外部；以及顯示具有管腔邊界的第一幀的超聲圖像。
[0007] 另一個實施例是關于一種非暫時性計算機可讀介質，該計算機可讀介質具有用于 對一系列超聲幀進行處理的處理器可執(zhí)行指令。處理器可執(zhí)行指令在被安裝到裝置中時使 裝置能夠執(zhí)行如下操作，包括：接收具有管腔的血管的血管內超聲（IVUS)幀序列，該系列 的幀包括第一幀和第二幀；確定第一幀的一個或多個區(qū)域的每個區(qū)域的一個或多個紋理特 征；通過對第一幀與第二幀進行比較，而確定一個或多個區(qū)域的每個區(qū)域的至少一個流動 特征；利用一個或多個紋理特征及至少一個流動特征得出第一幀的管腔邊界，以便鑒定所 述一個或多個區(qū)域是在血管管腔的內部或外部；以及顯示具有管腔邊界的第一幀的超聲圖 像。
[0008] 又一個實施例是關于一種用于生成并處理一系列超聲幀的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括導 管和可插入該導管的超聲成像芯。超聲成像芯包括至少一個換能器，并且構造并布置成使 至少一部分的超聲成像芯旋轉以提供系列超聲幀。該系統(tǒng)還包括處理器；該處理器可聯(lián)接 到超聲成像芯，用于執(zhí)行處理器可讀指令，這些指令使接收具有管腔的血管的血管內超聲 (IVUS)幀序列的操作成為可能，該序列的幀包括第一幀和第二幀；確定第一幀的一個或多 個區(qū)域的每個區(qū)域的一個或多個紋理特征；通過對第一幀與第二幀進行比較，而確定一個 或多個區(qū)域的每個區(qū)域的至少一個流動特征；利用一個或多個紋理特征及至少一個流動特 征得出第一幀的管腔邊界，以便鑒定所述一個或多個區(qū)域是在血管管腔的內部或外部；以 及顯示具有管腔邊界的第一幀的超聲圖像。
【附圖說明】
[0009] 參照以下附圖來描述本發(fā)明的非限制性和非窮盡的實施例。在附圖中，除非另有 說明，在各種圖中類似的附圖標記是指類似的部件。
[0010] 為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參考以下【具體實施方式】并且結合附圖，在附圖 中：
[0011] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的適合于插入患者的超聲成像系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。
[0012] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的適合使用于圖1的超聲成像系統(tǒng)的導管的一個實施例的示意 性側視圖。
[0013] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的圖2的導管的遠端的一個實施例的示意性縱向剖視圖，其中 將成像芯設置在被限定于護套中的管腔中。
[0014] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的對序列超聲圖像進行處理以進行管腔邊界檢測的的方法的 一個實施例的示意性流程圖。
[0015] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的對序列超聲圖像進行處理以用于管腔邊界檢測的的方法的 另一個實施例的示意性流程圖。
【具體實施方式】
[0016] 本發(fā)明涉及的領域為可插入患者的成像系統(tǒng)以及對從該成像系統(tǒng)中所獲得超聲 圖像進行分析的方法。本發(fā)明還涉及用于血管內超聲序列中的管腔邊界檢測的方法和成像 系統(tǒng)。
[0017] 本文中所描述的方法、系統(tǒng)和裝置可具體化為許多不同的形態(tài)，并且不應被理解 成局限于本文中所陳述的實施例。因此，本文中所描述的方法、系統(tǒng)和裝置可采用完全的硬 件實施例、完全的軟件實施例、或者將軟件與硬件方面組合的實施例的形式。可以使用任意 類型的計算裝置（如計算機）來實施本文中所描述的方法，該計算裝置包括處理器或計算 裝置的任意組合，其中各裝置至少部分地執(zhí)行所述方法。
[0018] 合適的計算裝置通常包括大容量存貯器，并且通常包括各裝置之間的通信。大容 量存貯器屬于一種類型的計算機可讀介質，即計算機可讀存儲介質。計算機可讀存儲介質 可包括在用于信息存儲的任何方法或技術中所應用的易失性、非易失性、可移動、和不可移 動的介質，所述信息例如是計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結構、程序模塊、或其它數(shù)據(jù)。計算機可讀 存儲介質的例子包括：RAM、ROM、EEPR0M、閃速存儲器、或其它存儲技術、CD-ROM、數(shù)字通用光 盤（DVD)或其它光存儲器、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲器或其它磁存儲裝置、或者可以用于存 儲期望的信息并且可以由計算裝置進行訪問的任何其它介質。
[0019] 系統(tǒng)的各裝置或部件之間或者系統(tǒng)與其它裝置之間進行通信的方法可以包括：有 線和無線（例如，射頻（RF)、光學、或紅外）的兩種通信方法，并且這種方法提供另一種類型 的計算機可讀介質；即通信介質。通信介質通常具體化為算機可讀指令、數(shù)據(jù)結構、程序模 塊、或在調制數(shù)據(jù)信號（諸如載波）中的其它數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)信號、或者其它傳輸機制，并且包括 任何信息傳輸介質。術語"調制數(shù)據(jù)信號"和"載波信號"包括具有一個或多個的其特征組 或者以這種方式改變從而在信號中對信息、指令、數(shù)據(jù)等進行編碼的信號。通過舉例，通信 介質包括：有線介質，如雙絞線、同軸電纜、光纖、波導、和其它有線介質，以及無線介質，如 聲學、RF、紅外、和其它無線介質。
[0020] 合適的血管內超聲（"IVUS"）成像系統(tǒng)包括但不限于：被設置在構造并布 置成用于經皮插入患者的導管的遠端的一個或多個換能器。具有導管的IVUS成像系 統(tǒng)的例子可參見例如美國專利6, 945, 938、7, 246, 959、和7, 306, 561 ;以及美國專利申 請公開 2006/0100522、2006/0106320、2006/0173350、2006/0253028、2007/0016054、和 2007/0038111 ;所有這些專利文獻的內容以引用的方式并入本文中。
[0021] 圖1示意性地示出了 IVUS成像系統(tǒng)100的一個實施例。IVUS成像系統(tǒng)100包括 可聯(lián)接到控制模塊104的導管102?？刂颇K104可包括例如處理器106、脈沖發(fā)生器108、 驅動單元110、及一個或多個顯示器112。至少在一些實施例中，脈沖發(fā)生器108形成電脈 沖，這些電脈沖可被輸入設置在導管102中的一個或多個換能器（在圖3中為312)。
[0022] 至少在一些實施例中，可利用由驅動單元110所提供的機械能來驅動設置在導管 102中的成像芯（在圖3中為306)。至少在一些實施例中，可將從一個或多個換能器（在 圖3中312為）中所傳送的電信號輸入處理器106進行處理。至少在一些實施例中，可以 將來自一個或多個換能器（在圖3中為312)的經處理電信號以一個或多個圖像的形式顯 示于一個或多個顯示器112上。例如，可以利用掃描轉換器將掃描線樣本（例如，徑向掃描 線樣本，等）映射到二維笛卡兒網格，以便將一個或多個圖像顯示于一個或多個顯示器112 上。
[0023] 至少在一些實施例中，也可利用處理器106對控制模塊104的一個或多個其它部 件的運行進行控制。例如，處理器106可用于對從脈沖發(fā)生器108中傳送出的電脈沖的頻 率或持續(xù)時間、利用驅動單元110使成像芯（在圖3中為306)旋轉的轉速、驅動單元110 將成像芯（在圖3中為306)回拉的速率或長度、或者形成于一個或多個顯示器