闭环OCT导管自动回撤方法及其装置与流程

本发明涉及医疗内窥检测技术领域，尤其涉及一种闭环OCT导管自动回撤方法及其装置。

背景技术：

冠状动脉疾病是全世界导致死亡的头号原因。由于动脉粥样硬化斑块的堆积、破裂和血栓，冠状动脉疾病能引起胸痛（心绞痛），心肌缺血和心源性猝死。对于那些没有猝死或有慢性心绞痛症状的病人，合适斑块的治疗包括PCI（Percutaneous Coronary Intervention，经皮冠状动脉介入手术）。心脏介入专家通过PCI手术放置支架处理病变，但近年来不少研究结果认为心脏支架被滥用，或至少过度使用引发很多争议，医生在考虑只使用支架时更加谨慎和挑剔。此外由于成本较低的药物治疗已被引入到市场，研究发现它们也是有效的。在治疗病情稳定的冠心病患者时我们已经看到了支架置入术的温和下降。这些因素，再加上越来越多的公共意见，三种新的血管成像/测量设备和耗材：1）血管内超声、2）OCT（Optical Coherence Tomography，光学相干层析技术）和3）血流储备分数技术能准确地帮助医生为每一个病人术前评估是否支架置入及术后评估，在冠心病变检查中起到越来越重要的作用。

参照图1和图2，现有OCT成像设备中，导管包括外套管2和采集管1，采集管1包括导管光纤4和光纤探头5，导管光纤4外部设有力矩传动套3；光纤探头5的光纤端面设有球透镜和棱镜（或渐变折射率透镜）。导管的两端分别是带连接接头的近端和精密微型医用塑料管远端，近端与扫描控制器连接，远端穿过指引导丝进入人体组织成像。现有血管内OCT产品的成像过程是将成像导管沿着导丝送到血管内病变的远端，超出病变范围约5mm以上，然后打开自动回撤，成像导管回撤后退，对整个病变区域进行成像。自动回撤这个过程一般是3-7秒，距离是50-150mm。这期间成像导管的外套管2不动，扫描控制器的伺服电机(即旋转电机)和直线电机（即步进电机）控制成像导管的内部采集管1在高速旋转的同时后退回撤，对血管内组织进行螺旋式点扫描，采集组织各点的散射返程光信号，采集管1后退到设定的产品回撤距离比如50mm时，两个电机停止，扫描结束，主机根据检测到的各点散射返程光信号，生成完整的血管组织病变图像。整个自动回撤过程是没有反馈的开环：一旦开始回撤，直线电机从0走到50mm才停止。这种做法有潜在风险：如果成像导管在血管内被心脏支架或者病变或者别的物体卡住了，而因为分辨率不够，医生从X光上看不见这种状况，照常启动自动回撤，卡住的外套管2有可能被内部试图后退的采集管1带动，也强行试图后退，从而拉到卡住它的心脏支架或斑块等物体，会给病人造成伤害。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种闭环OCT导管自动回撤方法及其装置，旨在降低了成像回撤过程中导管伤害病人的风险。

为实现上述目的，本发明提供一种闭环OCT导管自动回撤方法，包括以下步骤：

接收光电探测器实时采集的光信号以及扫描控制器获取的电机旋转速度；

判断当前光信号强度值是否大于预设光信号强度阈值和当前旋转速度值是否大于预设旋转速度阈值；

如当前光信号强度值大于预设光信号强度阈值或当前旋转速度值大于预设旋转速度阈值，向扫描控制器发送成像导管回撤停止信号以停止成像导管回撤；

如当前光信号强度值未超过预设光信号强度阈值且当前旋转速度值未超过预设旋转速度阈值，监控扫描控制器和激光器的工作状态。

优选地，所述接收光电探测器实时采集的光信号以及扫描控制器获取的电机旋转速度的步骤之前还包括：

获取成像导管未卡住时的校准曲线，校准曲线包括成像导管内采集管反馈的光信号强度值M0和对应的时间t以及旋转电机上的光电开关发出的脉冲信号的间隔周期T0对应的时间t。

优选地，预设光信号强度阈值M'(t)= M0(t)-3dB，预设旋转速度阈值T'(z)=1.5T0(t)，其中，M0(t)为校准曲线中时间t对应的光信号强度值，T0(t)为校准曲线中时间t对应的脉冲信号的间隔周期。

优选地，所述监控扫描控制器和激光器的工作状态的步骤之后还包括：

判断扫描控制器和激光器是否均未关闭；

当扫描控制器和激光器均未关闭时，继续执行所述接收光电探测器实时采集的光信号以及扫描控制器获取的电机旋转速度的步骤直至扫描控制器和激光器均关闭。

本发明还提出一种闭环OCT导管自动回撤装置，包括：

第一接收模块，用于接收光电探测器实时采集的光信号以及扫描控制器获取的电机旋转速度；

第一判断模块，用于判断当前光信号强度值是否大于预设光信号强度阈值和当前旋转速度值是否大于预设旋转速度阈值；

第一导管回撤控制模块，用于在当前光信号强度值大于预设光信号强度阈值或当前旋转速度值大于预设旋转速度阈值时，向扫描控制器发送成像导管回撤停止信号以停止成像导管回撤；

第一扫描控制器和激光器监控模块，用于在当前光信号强度值未超过预设光信号强度阈值且当前旋转速度未超过预设旋转速度阈值时，监控扫描控制器和激光器的工作状态。

本发明还提出一种闭环OCT导管自动回撤方法，包括以下步骤：

接收光电探测器实时采集的光信号以及扫描控制器获取的电机旋转速度和直线电机位置信号；

判断当前光信号强度值、当前旋转速度值以及位置值是否分别超过预设光信号强度阈值、预设旋转速度阈值以及预设位置阈值；

如当前光信号强度值、当前旋转速度值以及位置值有其中之一超过对应的阈值，向扫描控制器发送成像导管回撤停止信号以停止成像导管回撤；

如当前光信号强度值、当前旋转速度值以及位置值三者均未超过对应的阈值，监控扫描控制器和激光器的工作状态。

优选地，所述接收光电探测器实时采集的光信号以及扫描控制器获取的电机旋转速度的步骤之前还包括：

获取成像导管未卡住时的校准曲线，校准曲线包括成像导管内采集管反馈的光信号强度值M0和对应的时间t、旋转电机上的光电开关发出的脉冲信号的间隔周期T0和对应的时间t以及电机的位置值z0与对应的时间t。

优选地，预设光信号强度阈值M'(t)=MO(t)-3dB，预设旋转速度阈值T'(z)=1.5T0(t)，预设位置阈值z'(t)=0.7z0(t)，其中，M0(t)为校准曲线中时间t对应的光信号强度值，T0(t)为校准曲线中时间t对应的脉冲信号的间隔周期，z0(t)为校准曲线中时间t对应的位置值。

优选地，所述监控扫描控制器和激光器的工作状态的步骤之后还包括：

判断扫描控制器和激光器是否均未关闭；

当扫描控制器和激光器均未关闭时，继续执行所述接收光电探测器实时采集的光信号以及扫描控制器获取的电机旋转速度和直线电机位置信号的步骤直至扫描控制器和激光器均关闭。

本发明还提出一种闭环OCT导管自动回撤装置，包括：

第二接收模块，用于接收光电探测器实时采集的光信号以及扫描控制器获取的电机旋转速度和直线电机位置信号；

第二判断模块，用于判断当前光信号强度值、当前旋转速度值以及位置值是否分别超过预设光信号强度阈值、预设旋转速度阈值以及预设位置阈值；

第二导管回撤控制模块，用于在当前光信号强度值、当前旋转速度值以及位置值有其中之一超过对应的阈值时，向扫描控制器发送成像导管回撤停止信号以停止成像导管回撤；

第二扫描控制器和激光器监控模块，用于在当前光信号强度值、当前旋转速度值以及位置值三者均未超过对应的阈值时，监控扫描控制器和激光器的工作状态。

本发明提出的闭环OCT导管自动回撤方法，形成了成像导管回撤的闭环控制，有效地防止了成像导管强行回撤的发生，由此改善提高了成像导管回撤这一常规导管OCT成像操作步骤的安全性智能性，极大地降低了成像回撤过程中成像导管伤害病人的风险。

附图说明

图1为现有技术中成像导管的结构示意图；

图2为现有技术中采集管的结构示意图；

图3为本发明闭环OCT导管自动回撤方法第一实施例的流程示意图；

图4为成像导管未卡住时光信号与时间的对应关系示意图；

图5为成像导管卡住时光信号与时间的对应关系示意图；

图6为成像导管未卡住时光电开关发出的脉冲信号与时间的对应关系示意图；

图7为成像导管卡住时光电开关发出的脉冲信号与时间的对应关系示意图；

图8为本发明闭环OCT导管自动回撤方法第二实施例的流程示意图；

图9为本发明闭环OCT导管自动回撤方法第三实施例的流程示意图；

图10为本发明闭环OCT导管自动回撤方法第四实施例的结构示意图；

图11为成像导管未卡住时直线电机移动距离与时间的对应关系示意图；

图12为成像导管卡住时直线电机移动距离与时间的对应关系示意图；

图13为本发明闭环OCT导管自动回撤方法第五实施例的流程示意图；

图14为本发明闭环OCT导管自动回撤方法第六实施例的流程示意图；

图15为本发明闭环OCT导管自动回撤装置第一实施例的结构示意图；

图16为本发明闭环OCT导管自动回撤装置应用于OCT成像设备上的硬件结构示意图；

图17为本发明闭环OCT导管自动回撤装置第二实施例的结构示意图。

图中，1-采集管，2-外套管，3-力矩传动套，4-导管光纤，5-光纤探头，10-第一接收模块，20-第一判断模块，30-第一导管回撤控制模块，40-第一扫描控制器和激光器监控模块，50-第一校准曲线获取模块，70-成像导管、80-扫描控制器，90-主机，91-激光器、92-光电探测器、93-光干涉仪、94-延时线、95-GPU显示器，96-信号处理单元，961-导管状态监视模块，962-成像主机，963-采样卡，100-第二接收模块，200-第二判断模块，300-第二导管回撤控制模块，400-第二扫描控制器和激光器监控模块，500-第二校准曲线获取模块。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种闭环OCT导管自动回撤方法。

参照图3，图3为本发明闭环OCT导管自动回撤方法第一实施例的流程示意图。

本发明提出一种闭环OCT导管自动回撤方法的第一实施例。本实施例中，闭环OCT导管自动回撤方法包括以下步骤：

步骤S10，接收光电探测器实时采集的光信号以及扫描控制器获取的电机旋转速度；

步骤S20，判断当前光信号强度值是否大于预设光信号强度阈值和当前旋转速度值是否大于预设旋转速度阈值；

如当前光信号强度值大于预设光信号强度阈值或当前旋转速度值大于预设旋转速度阈值，执行步骤S30；如当前光信号强度值未超过预设光信号强度阈值且当前旋转速度值未超过预设旋转速度阈值，执行步骤S40；

步骤S30，向扫描控制器发送成像导管回撤停止信号以停止成像导管回撤；

步骤S40，监控扫描控制器和激光器的工作状态。

步骤S10中，电机旋转速度指伺服电机的旋转速度。本实施例中，预设光信号强度阈值和当前旋转速度值是否大于预设光信号强度阈值和预设旋转速度阈值可通过查找对应的校准曲线来确定当前时间t对应的具体数值。校准曲线可以预存于硬件中以供后续使用时调用预设光信号强度阈值和预设旋转速度阈值，也可在每次使用时由用户校准重新生成一校准曲线。校准曲线包括成像导管内采集管反馈的光信号强度值M0和对应的时间t以及旋转电机上的光电开关发出的脉冲信号的间隔周期T0对应的时间t。校准曲线为成像导管未卡住时测量曲线。本实施例中，预设光信号强度阈值M'(t)=M0(t)-3dB，预设旋转速度阈值T'(z)=1.5T0(t)，其中，M0(t)为校准曲线中时间t对应的光信号强度值，T0(t)为校准曲线中时间t对应的脉冲信号的间隔周期。在步骤S30之后还可生成报警信息以提示用户。此时，用户可根据报警信息知道当前成像导管停止回撤是因为成像导管被卡住而不是其它硬件故障。报警信息可以以声音、文字、指示灯等形式。

通过判断当前光信号强度值是否大于预设光信号强度阈值和当前旋转速度值是否大于预设旋转速度阈值，从而可知成像导管是否卡住。当两者中有一个超过对应的阈值或两者均超过对应的阈值，则说明成像导管卡住，成像导管回撤马上停止。导管的光信号来自平衡探测器的两个检测端MON1和MON2，光信号强度M'(t)=(MON1+MON2)/2。

参照图4和图5，当成像导管卡住时，光信号强度随时间变化曲线与之前有改变，因此，当光信号强度改变时，通过对光信号强度监测即可知道成像导管卡住。同样，参照图6和图7，对光电开关发出的脉冲信号进行监测即可知道成像导管是否卡住。

本实施例提出的闭环OCT导管自动回撤方法，有效地防止了成像导管强行回撤的发生，由此改善提高了成像导管回撤这一常规导管OCT成像操作步骤的安全性智能性，极大地降低了成像回撤过程中成像导管伤害病人的风险。

参照图8，图8为本发明闭环OCT导管自动回撤方法第二实施例的流程示意图。

本发明提出闭环OCT导管自动回撤方法的第二实施例，本实施例与上述第一实施例不同的是，在步骤S10之前还包括：

步骤S01，获取成像导管未卡住时的校准曲线。

校准曲线包括成像导管内采集管反馈的光信号强度值M0和对应的时间t以及旋转电机上的光电开关发出的脉冲信号的间隔周期T0对应的时间t。

用户可根据使用需求在每次使用OCT成像设备时生成校准曲线，以提高成像导管回撤精度。

参照图9，图9为本发明闭环OCT导管自动回撤方法第三实施例的流程示意图。

本发明提出闭环OCT导管自动回撤方法的第三实施例，本实施例与上述第一实施例不同的是，在步骤S30之后还包括：

步骤S50，判断扫描控制器和激光器是否均未关闭；当扫描控制器和激光器均未关闭时，继续执行步骤S10直至扫描控制器和激光器均关闭。

当扫描控制器和激光器均关闭后，说明当前成像工作完毕，此时，可以停止监控成像导管的状态。

参照图10，图10为本发明闭环OCT导管自动回撤方法第四实施例的结构示意图。

本发明提出的闭环OCT导管自动回撤方法包括以下步骤：

步骤S100，接收光电探测器实时采集的光信号以及扫描控制器获取的电机旋转速度和直线电机位置信号；

步骤S200，判断当前光信号强度值、当前旋转速度值以及位置值是否分别超过预设光信号强度阈值、预设旋转速度阈值以及预设位置阈值；如当前光信号强度值、当前旋转速度值以及位置值有其中之一超过对应的阈值，执行步骤S300；如当前光信号强度值、当前旋转速度值以及位置值三者均未超过对应的阈值，执行步骤S400；

步骤S300，向扫描控制器发送成像导管回撤停止信号以停止成像导管回撤；

步骤S400，监控扫描控制器和激光器的工作状态。

本实施例中，当前光信号强度值、当前旋转速度值以及位置值是否大于对应阈值可通过查找对应的校准曲线来确定。校准曲线可以预存于硬件中以供后续使用时调用，也可在每次使用时由用户校准重新生成一校准曲线。校准曲线包括成像导管内采集管反馈的光信号强度值M0和对应的时间t、旋转电机上的光电开关发出的脉冲信号的间隔周期T0和对应的时间t以及电机的位置值z0与对应的时间t。校准曲线为成像导管未卡住时测量曲线。本实施例中，预设光信号强度阈值M'(t)=MO(t)-3dB，预设旋转速度阈值T'(z)=1.5T0(t)，预设位置阈值z'(t)=0.7z0(t)，其中，M0(t)为校准曲线中时间t对应的光信号强度值，T0(t)为校准曲线中时间t对应的脉冲信号的间隔周期，z0(t)为校准曲线中时间t对应的位置值。

在步骤S300之后还可生成报警信息以提示用户。此时，用户可根据报警信息知道当前成像导管停止回撤是因为成像导管被卡住而不是其它硬件故障。报警信息可以以声音、文字、指示灯等形式。

当三者中有一个超过对应的阈值，则说明成像导管卡住，成像导管回撤马上停止。本实施例与上述第一实施例不同的是，本实施例监控的是三个信号，当三个信号中有一个超过对应的阈值，则控制导管回撤，使本闭环OCT导管自动回撤方法的覆盖范围更广。参照图11和图12，监控直线电机移动距离，当其移动距离异常时，即可说明成像导管被卡住。

本实施例提出的闭环OCT导管自动回撤方法，有效地防止了成像导管强行回撤的发生，由此改善提高了成像导管回撤这一常规导管OCT成像操作步骤的安全性智能性，极大地降低了成像回撤过程中成像导管伤害病人的风险。

参照图13，图13为本发明闭环OCT导管自动回撤方法第五实施例的流程示意图。

本发明提出闭环OCT导管自动回撤方法的第五实施例，本实施例与上述第四实施例不同的是，在步骤S100之前还包括：

步骤S001，获取成像导管未卡住时的校准曲线。

校准曲线包括成像导管内采集管反馈的光信号强度值M0和对应的时间t、旋转电机上的光电开关发出的脉冲信号的间隔周期T0和对应的时间t以及电机的位置值z0与对应的时间t。

用户可根据使用需求在每次使用OCT成像设备时生成校准曲线，以提高成像导管回撤精度。

参照图14，图14为本发明闭环OCT导管自动回撤方法第六实施例的流程示意图。

本发明提出闭环OCT导管自动回撤方法的第六实施例，本实施例与上述第四实施例不同的是，在步骤S300之后还包括：

步骤S500，判断扫描控制器和激光器是否均未关闭；当扫描控制器和激光器均未关闭时，继续执行步骤S100直至扫描控制器和激光器均关闭。

当扫描控制器和激光器均关闭后，说明当前成像工作完毕，此时，可以停止监控成像导管的状态。

本发明进一步提出一种闭环OCT导管自动回撤装置。

参照图15，图15为本发明闭环OCT导管自动回撤装置第一实施例的结构示意图。

本发明提出的闭环OCT导管自动回撤装置，包括：

第一接收模块10，用于接收光电探测器实时采集的光信号以及扫描控制器获取的电机旋转速度；

第一判断模块20，用于判断当前光信号强度值是否大于预设光信号强度阈值和当前旋转速度值是否大于预设旋转速度阈值；

第一导管回撤控制模块30，用于在当前光信号强度值大于预设光信号强度阈值或当前旋转速度值大于预设旋转速度阈值时，向扫描控制器发送成像导管回撤停止信号以停止成像导管回撤；

第一扫描控制器和激光器监控模块40，用于在当前光信号强度值未超过预设光信号强度阈值且当前旋转速度未超过预设旋转速度阈值时，监控扫描控制器和激光器的工作状态。

进一步地，本闭环OCT导管自动回撤装置还包括第一校准曲线获取模块50，该第一校准曲线获取模块50用于获取成像导管未卡住时的校准曲线，校准曲线包括成像导管内采集管反馈的光信号强度值M0和对应的时间t以及旋转电机上的光电开关发出的脉冲信号的间隔周期T0和对应的时间t。

第一判断模块20还用于判断扫描控制器和激光器是否均未关闭，当扫描控制器和激光器均未关闭时，第一接收模块10继续接收光电探测器实时采集的光信号以及扫描控制器获取的电机旋转速度直至扫描控制器和激光器均关闭。

具体在硬件中，参照图16，OCT成像设备在具体实施时，可采用以下硬件结构。在现有的OCT成像设备中信号处理单元里面增加一导管状态监视模块961，在扫描控制器80中给旋转电机增加了一个光电开关。

OCT成像设备的硬件结构包括依次连接的成像导管70、扫描控制器80和主机90。扫描控制器80用于控制成像导管70内的力矩传动套，以带动光纤探头通过激光对人体血管组织扫描，采集血管组织散射光信号，最后，返回将散射光信号发送至主机90进行成像。主机90包括激光器91、光电探测器92、光干涉仪93、延时线94、GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)显示器95以及信号处理单元96，其中，信号处理单元96包括导管状态监视模块961、成像主机962和采样卡963。导管状态监视模块961均与扫描控制器80、光电探测器92、采样卡963以及成像主机962电连接。

导管状态监视模块961用于接收光电探测器92实时采集的光信号以及扫描控制器80获取的电机旋转速度（此电机为旋转电机），导管状态监视模块961判断当前光信号强度值是否大于预设光信号强度阈值和当前旋转速度值是否大于预设旋转速度阈值；如当前光信号强度值大于预设光信号强度阈值或当前旋转速度值大于预设旋转速度阈值，导管状态监视模块961向扫描控制器80发送成像导管回撤停止信号以停止成像导管70回撤。

本实施例中，预设光信号强度阈值和当前旋转速度值是否大于预设光信号强度阈值和预设旋转速度阈值可通过查找对应的校准曲线来确定当前时间t对应的具体数值。校准曲线可以预存于硬件中以供后续使用时调用预设光信号强度阈值和预设旋转速度阈值，也可在每次使用时由用户校准重新生成一校准曲线。校准曲线包括成像导管内采集管反馈的光信号强度值M和对应的时间t以及旋转电机上的光电开关发出的脉冲信号的间隔周期T0对应的时间t。校准曲线为成像导管未卡住时测量曲线。本实施例中，预设光信号强度阈值M'(t)=M0(t)-3dB，预设旋转速度阈值T'(z)=1.5T0(t)，其中，M0(t)为校准曲线中时间t对应的光信号强度值，T0(t)为校准曲线中时间t对应的脉冲信号的间隔周期。

通过判断当前光信号强度值是否大于预设光信号强度阈值和当前旋转速度值是否大于预设旋转速度阈值，从而可知成像导管是否卡住。当两者中有一个超过对应的阈值或两者均超过对应的阈值，则说明成像导管卡住，成像导管回撤马上停止。

本实施例提出的闭环OCT导管自动回撤装置，形成了成像导管回撤的闭环控制，有效地防止了成像导管强行回撤的发生，由此改善提高了导管回撤这一常规导管OCT成像操作步骤的安全性智能性，极大地降低了成像回撤过程中成像导管伤害病人的风险。

参照图17，图17为本发明闭环OCT导管自动回撤装置第二实施例的结构示意图。

本实施例中，一种闭环OCT导管自动回撤装置，包括：

第二接收模块100，用于接收光电探测器实时采集的光信号以及扫描控制器获取的电机旋转速度和直线电机位置信号；

第二判断模块200，用于判断当前光信号强度值、当前旋转速度值以及位置值是否分别超过预设光信号强度阈值、预设旋转速度阈值以及预设位置阈值；

第二导管回撤控制模块300，用于在当前光信号强度值、当前旋转速度值以及位置值有其中之一超过对应的阈值时，向扫描控制器发送成像导管回撤停止信号以停止成像导管回撤；

第二扫描控制器和激光器监控模块400，用于在当前光信号强度值、当前旋转速度值以及位置值三者均未超过对应的阈值时，监控扫描控制器和激光器的工作状态。

进一步地，本闭环OCT导管自动回撤装置还包括第二校准曲线获取模块500，该第二校准曲线获取模块500用于获取成像导管未卡住时的校准曲线，校准曲线包括成像导管内采集管反馈的光信号强度值M0和对应的时间t、旋转电机上的光电开关发出的脉冲信号的间隔周期T0和对应的时间t以及电机的位置值z0与对应的时间t。

第二判断模块200还用于判断扫描控制器和激光器是否均未关闭。当扫描控制器和激光器均未关闭时，第一接收模块100继续接收光电探测器实时采集的光信号以及扫描控制器获取的电机旋转速度和直线电机位置信号直至扫描控制器和激光器均关闭。

本实施例提出的闭环OCT导管自动回撤装置，形成了成像导管回撤的闭环控制，有效地防止了成像导管强行回撤的发生，由此改善提高了导管回撤这一常规导管OCT成像操作步骤的安全性智能性，极大地降低了成像回撤过程中成像导管伤害病人的风险。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。