用于自动确定血管内腔轮廓的方法及装置的制造方法
【专利说明】用于自动确定血管内腔轮廓的方法及装置 相关申请
[0001] 本申请要求2012年12月12日提交的美国临时专利申请号61/736226的优先权， 其全部内容在此通过引用并入。
【背景技术】
[0002] 在支架植入过程中大多数介入心脏病专家依赖于血管造影术以正确地按照规定 尺寸制作和定位支架。不幸的是，当使用血管造影术投影时，内腔截面的离心率使得很难精 确测量血管直径以按照规定尺寸制作支架。此外，弥漫性病变中正常和病变节段的区分也 是困难的，因为血管造影术不能直接使血管壁上的斑块显影。血管造影术的这些局限性使 得适当的支架尺寸和定位是一种挑战。不适当的支架尺寸，在支架的尺寸过大时，可能导致 严重损害血管；在支架的尺寸过小时，达不到充分的治疗价值。
[0003] 虽然光相干断层造影（0CT)和血管内超声（IVUS)无需受到血管造影术中的固有 局限性，但是0CT和IVUS成像方式仅在介入治疗的一小部分中引导支架展开。在支架展开 中有限度的使用0CT和IVUS成像的一个原因是，当前确定支架的最佳直径和长度的过程是 主观和耗时的。需要一种简单且快速的方法，将血管内成像信息应用到适当地按照规定尺 寸制作和植入支架，以产生正常血管轮廓的最佳可能修复。
[0004] 本发明解决了这种需要和其他需要。
【发明内容】
[0005] 在一方面，本发明涉及一种按照规定尺寸制作和调节用于修复狭窄血管轮廓的支 架的方法。在一个实施例中，所述方法包括以下步骤：将血管划分成多个节段，每个节段 被限定为血管分支之间的空间；选择看起来基本上没有斑块的起点；限定在这一点上的直 径是最大直径；根据幂律计算下一个相邻节段的最大直径；测量下一个相邻节段的实际直 径；根据其中较大的直径来选择计算的最大直径或测量的最大直径；使用选择的最大直径 以发现该下一个节段的最大直径；反复地进行直到其中要植入支架的血管的每个节段都被 检查；以及响应于端部近端和远端节段的直径来选择支架。
[0006] 在一个实施例中，响应于节段的测量直径、节段的计算平均直径和节段的质量来 确定节段的最大直径。在另一个实施例中，幂律由如下公式给出： DE (i+1) = DE (i)+DbE (i) 其中D是节段的直径，Db是分支的直径，以及e是指数。在又一个实施例中，e具有 约2. 0到约3. 0的值。在另一个实施例中，通过从自动组织定征、用户标识和形态的组中选 择的方法来确定组织的常态。在另一个实施例中，自动组织定征方法利用血管相邻区域之 间0CT信号的互相关。在又一个实施例中，自动组织定征方法利用頂与0A的比率。在又 一个实施例中，首先利用Gabor滤波器来过滤关注的帧。在又一个实施例中，自动组织定征 方法利用基于强度分布的帧。在另一个实施例中，所述方法还包括通过确定存在于血管中 的疾病量来确定在血管中支架应该接触的位置。
[0007] 在另一方面，本发明涉及一种按照规定尺寸制作植入血管的支架的装置。在一个 实施例中，所述装置包括处理器，其具有血管的图像数据，所述处理器执行包括以下步骤的 程序：将血管划分成多个节段，每个节段被限定为血管分支之间的空间；选择看起来基本 上没有斑块的起点；限定在这一点上的直径是最大直径；根据幂律计算下一个相邻节段的 最大直径；测量下一个相邻节段的实际直径；根据其中较大的直径来选择计算的最大直径 或测量的最大直径；使用选择的最大直径以发现该下一个节段的最大直径；以及反复地进 行直到其中要植入支架的血管的每个节段都被检查；以及显示结果以允许用户响应于端部 近端和远端节段的直径来选择支架。
[0008] 在一个实施例中，所述处理器响应于节段的测量直径、节段的计算直径以及节段 的质量来确定节段的最大直径。在另一个实施例中，所述处理器根据由如下公式给出的幂 律来计算节段的计算直径： DE (i+1) = DE (i)+DbE (i) 其中D是节段的直径，Db是分支的直径，以及e是指数。在又一个实施例中，e具有 约2. 0到约3. 0的值。在另一个实施例中，所述装置通过从自动组织定征、用户标识和形态 的组中选择的方法来确定组织的常态。在一个实施例中，自动组织定征利用血管相邻区域 之间0CT信号的互相关。在一个实施例中，自动组织定征利用頂与0A的比率。在又一个 实施例中，处理器首先利用Gabor滤波器来过滤血管节段的图像数据。在又一个实施例中， 所述处理器执行利用基于强度分布帧的自动组织定征。在另一个实施例中，所述处理器通 过确定存在于血管中的疾病量来确定在血管中支架应该接触的位置。
[0009] 在一个实施例中，本发明涉及一种显示一段血管的表示的基于处理器的方法。在 一个实施例中，所述方法包括使用光相干断层造影系统响应于该段血管的距离测量来产生 一组数据，该组数据包括沿着该段血管的多个位置的多个截面面积；显示具有第一轴和第 二轴的第一面板，所述第一面板包括该段血管的第一纵向图像视图，其中第一轴对应于直 径值，其中第二轴对应于沿着该段血管的位置；以及显示该段血管的最小内腔面积。在另一 个实施例中，所述直径值被显示为平均直径或测量直径。在又一个实施例中，产生第一纵向 视图的步骤使用多个平均截面直径。
[0010] 在另一个实施例中，所述方法包括在第二面板上显示该段血管的纵向视图，其中 第一轴对应于直径值，其中第二轴以垂直条的方式对应于沿着该段血管的位置和血管的分 支。在又一个实施例中，该条宽度的尺寸被设置为使其等于分支的宽度。
【附图说明】
[0011] 附图不一定按照比例绘制，相反重点通常在于说明原理。附图被认为是对各方面 的说明，而不是要限制本发明，本发明的范围仅由权利要求限定。
[0012] 图1是根据本发明构造的系统的实施例的框图；
[0013] 图2a和b是0CT显示屏的实施例，其示出了血管的截面显示（图2a)以及血管的 纵向截面（图2b);
[0014] 图3是用于确定支架的纵向截面的平均直径轮廓的高度示意性图的示例；
[0015] 图4是根据本发明的用于自动分析血管内腔轮廓的具有内分支分割和相关符号 的平均直径轮廓的实施例；
[0016] 图5是概述了当没有关于血管壁中斑块特性的信息时，用于确定狭窄血管的最佳 支架后轮廓的过程的一个实施例的流程图；
[0017] 图6是概述了当具有关于血管壁中斑块特性的信息时，用于确定狭窄血管的最佳 支架后轮廓的过程的另一个实施例的流程图；
[0018] 图7示出了最佳内腔轮廓的实施例，其源自根据图6所示的本发明的实施例的0CT 数据；
[0019] 图8a和b分别是根据本发明的实施例获得的对于正常血管以及具有斑块血管的 图像帧的强度对像素深度的绘图；
[0020] 图9a是具有根据本发明的实施例获得的A线数据集的A线补片相关性的绘图；
[0021] 图9b是图9a的A线补片的图像；
[0022] 图10a是根据本发明的实施例获得的每一帧的頂（内中膜）与0A(外部外模）的 比率的绘图；
[0023] 图10b是对应于根据本发明的实施例获得的图10a的绘图中示出的各种帧的一系 列图像；
[0024] 图10C是根据本发明的实施例处理的图10b的图像；
[0025] 图11a是根据本发明的实施例的正常组织的图像，其被限定为正常的参考帧；
[0026] 图lib是根据本发明的实施例的患病组织的图像，其被限定为患病的帧；
[0027] 图12是示出了根据本发明的实施例的用于计算支架伸展指标的测量点的示意 图；
[0028] 图13是示出了使用伸展指标的支架后区域的示意图；
[0029] 图14是系统的图形界面的实施例的屏幕截图；
[0030] 图15是图14中所示的系统的图形界面具有一段选择用于支架植入的内腔的屏幕 截图；
[0031] 图16是图14中所示的系统的图形界面具有另一段选择用于支架植入的内腔的屏 蒂截图；
[0032] 图17是图14中所示的系统的图形界面具有又一段选择用于支架植入的内腔的屏 蒂截图；以及
[0033] 图18是示出目标支架轮廓和目标血管轮廓之间差异的部分图形界面的屏幕截 图。
【具体实施方式】
[0034] 光相干断层造影（0CT)、血管内超声（IVUS)和其他血管内成像方式提供有关血管 尺寸和斑块特性的有价值信息。然而，当前的成像系统没有以易于为适当的支架选择和植 入作出解释的方式呈现这种信息。
[0035] 图1是根据本发明构造的0CT系统10的实施例的框图。系统10包括光学探针12， 其尺寸适于插入到关注的血管14中。光穿入探针12并且光从接收自探针12的组织反射， 并且被传递到干涉和电子模块16。对应于接收自探针12的光的电子信号被传递到处理器 模块14并且如本文所述的操作。该结果被显示在图形显示和控制单元20上。
[0036] 图2a和2b示出了市场上可买到的0CT系统显示的实施例，其描绘了从冠状动脉 获得的图像。血管的单个横向截面图像被显示在用户选择的纵向位置（图2a)，以及在血管 内用户选择角度和位置的单个纵向截面（示出为穿过图lb的纵向图像的垂直线（a-a'））。 随着用户选择图2b的纵向图像中的不同位置，在该位置的截面呈现在图2a中。
[0037] 使用记录的图像作为引导，心脏病专家通常采用多步处理以提取所需的信息，进 而选择适当的尺寸和长度的支架用于治疗病变部位（例如由斑块引起的狭窄）。所需的步 骤通常包括：浏览图像集以发现最狭窄的内腔截面；测量最小的内腔面积（MLA);在远端方 向从具有当前MLA的帧开始浏览图像集以定位具有最低斑块负荷和最大内腔直径的血管 截面。接下来，心脏病专家测量和记录这个截面的平均直径作为远端参考直径D d，并且重复 搜索具有最低斑块负荷和最大内腔直径的血管截面，只是心脏病专家在近端方向而不是在 远端方向上滚动图像集。当这个截面被发现时，