用于血管内超声序列中的管腔边界检测的系统和方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 根据美国法典第35条119(e)款，本申请要求2013年3月1日提交的美国临时专 利申请序列号61/771，285的权益，该临时专利申请的内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明领域涉及可插入患者的成像系统以及对从该系统中所获得超声图像进行 分析的方法。本发明还涉及用于血管内超声序列中的管腔边界检测的方法和成像系统。
【背景技术】
[0004] 可插入患者中的超声装置已证明具有对多种疾病和病症的诊断能力。例如，血管 内超声（IVUS)成像系统已被用作用于诊断阻塞血管的成像方式，并且提供信息以帮助执 业医师选择并置入支架和其它器械以便恢复或增加血流量。IVUS成像系统已被用于诊断在 血管内部特定位置的粥样斑块堆积。IVUS成像系统可以用于确定血管内梗阻或狭窄的存 在、以及梗阻或狭窄的性质和程度。IVUS成像系统可以用于使由于如下原因而难以利用其 它血管内成像技术（诸如血管造影术）可视化的血管系统的各段可视化，例如运动（例如， 跳动的心脏）或者被一个或多个结构（例如，不希望进行成像的一条或多条血管）所阻碍。 IVUS成像系统可以用于实时地（或几乎实时地）监视或评估正在进行中的血管内治疗，如 血管造影术和支架置入。此外，IVUS成像系统可以用于监视一个或多个心室。
[0005] IVUS成像系统已被开发以提供用于使多种疾病或病症可视化的诊断工具。IVUS 成像系统可以包括控制模块（具备脉冲发生器、图像处理器、和监视器）、导管、以及设置在 该导管中的一个或多个换能器。可以将容纳换能器的导管定位在位于被成像区域（如血管 壁或靠近血管壁的患者组织）的内部的或靠近被成像区域的管腔或体腔中。控制模块中的 脉冲发生器产生电脉冲，这些电脉冲被传输至一个或多个换能器并被转换成声脉冲，这些 声脉冲被传送经过患者组织。所传送声脉冲的反射脉冲被一个或多个换能器吸收，并且被 转换成电脉冲。经转换的电脉冲被传输至图像处理器，并且被转变为可显示于监视器上的 图像。对于用于在IVUS图像序列中识别血管管腔从而使医师能够评估图像序列的系统和 方法存在着需求。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个实施例是关于一种用于对一系列超声帧进行处理以便显示的方法。 该方法包括：接收具有管腔的血管的血管内超声（IVUS)帧序列，该系列的帧包括第一帧和 第二帧；确定第一帧的一个或多个区域的每个区域的一个或多个纹理特征；通过对第一帧 与第二帧进行比较，而确定一个或多个区域的每个区域的至少一个流动特征；利用一个或 多个纹理特征及至少一个流动特征而得出第一帧的管腔边界，以便鉴定所述一个或多个区 域是在血管管腔的内部或外部；以及显示具有管腔边界的第一帧的超声图像。
[0007] 另一个实施例是关于一种非暂时性计算机可读介质，该计算机可读介质具有用于 对一系列超声帧进行处理的处理器可执行指令。处理器可执行指令在被安装到装置中时使 装置能够执行如下操作，包括：接收具有管腔的血管的血管内超声（IVUS)帧序列，该系列 的帧包括第一帧和第二帧；确定第一帧的一个或多个区域的每个区域的一个或多个纹理特 征；通过对第一帧与第二帧进行比较，而确定一个或多个区域的每个区域的至少一个流动 特征；利用一个或多个纹理特征及至少一个流动特征得出第一帧的管腔边界，以便鉴定所 述一个或多个区域是在血管管腔的内部或外部；以及显示具有管腔边界的第一帧的超声图 像。
[0008] 又一个实施例是关于一种用于生成并处理一系列超声帧的系统。该系统包括导 管和可插入该导管的超声成像芯。超声成像芯包括至少一个换能器，并且构造并布置成使 至少一部分的超声成像芯旋转以提供系列超声帧。该系统还包括处理器；该处理器可联接 到超声成像芯，用于执行处理器可读指令，这些指令使接收具有管腔的血管的血管内超声 (IVUS)帧序列的操作成为可能，该序列的帧包括第一帧和第二帧；确定第一帧的一个或多 个区域的每个区域的一个或多个纹理特征；通过对第一帧与第二帧进行比较，而确定一个 或多个区域的每个区域的至少一个流动特征；利用一个或多个纹理特征及至少一个流动特 征得出第一帧的管腔边界，以便鉴定所述一个或多个区域是在血管管腔的内部或外部；以 及显示具有管腔边界的第一帧的超声图像。
【附图说明】
[0009] 参照以下附图来描述本发明的非限制性和非穷尽的实施例。在附图中，除非另有 说明，在各种图中类似的附图标记是指类似的部件。
[0010] 为了更好地理解本发明，现在将参考以下【具体实施方式】并且结合附图，在附图 中：
[0011] 图1是根据本发明的适合于插入患者的超声成像系统的一个实施例的示意图。
[0012] 图2是根据本发明的适合使用于图1的超声成像系统的导管的一个实施例的示意 性侧视图。
[0013] 图3是根据本发明的图2的导管的远端的一个实施例的示意性纵向剖视图，其中 将成像芯设置在被限定于护套中的管腔中。
[0014] 图4是根据本发明的对序列超声图像进行处理以进行管腔边界检测的的方法的 一个实施例的示意性流程图。
[0015] 图5是根据本发明的对序列超声图像进行处理以用于管腔边界检测的的方法的 另一个实施例的示意性流程图。
【具体实施方式】
[0016] 本发明涉及的领域为可插入患者的成像系统以及对从该成像系统中所获得超声 图像进行分析的方法。本发明还涉及用于血管内超声序列中的管腔边界检测的方法和成像 系统。
[0017] 本文中所描述的方法、系统和装置可具体化为许多不同的形态，并且不应被理解 成局限于本文中所陈述的实施例。因此，本文中所描述的方法、系统和装置可采用完全的硬 件实施例、完全的软件实施例、或者将软件与硬件方面组合的实施例的形式。可以使用任意 类型的计算装置（如计算机）来实施本文中所描述的方法，该计算装置包括处理器或计算 装置的任意组合，其中各装置至少部分地执行所述方法。
[0018] 合适的计算装置通常包括大容量存贮器，并且通常包括各装置之间的通信。大容 量存贮器属于一种类型的计算机可读介质，即计算机可读存储介质。计算机可读存储介质 可包括在用于信息存储的任何方法或技术中所应用的易失性、非易失性、可移动、和不可移 动的介质，所述信息例如是计算机可读指令、数据结构、程序模块、或其它数据。计算机可读 存储介质的例子包括：RAM、ROM、EEPR0M、闪速存储器、或其它存储技术、CD-ROM、数字通用光 盘（DVD)或其它光存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其它磁存储装置、或者可以用于存 储期望的信息并且可以由计算装置进行访问的任何其它介质。
[0019] 系统的各装置或部件之间或者系统与其它装置之间进行通信的方法可以包括：有 线和无线（例如，射频（RF)、光学、或红外）的两种通信方法，并且这种方法提供另一种类型 的计算机可读介质；即通信介质。通信介质通常具体化为算机可读指令、数据结构、程序模 块、或在调制数据信号（诸如载波）中的其它数据、数据信号、或者其它传输机制，并且包括 任何信息传输介质。术语"调制数据信号"和"载波信号"包括具有一个或多个的其特征组 或者以这种方式改变从而在信号中对信息、指令、数据等进行编码的信号。通过举例，通信 介质包括：有线介质，如双绞线、同轴电缆、光纤、波导、和其它有线介质，以及无线介质，如 声学、RF、红外、和其它无线介质。
[0020] 合适的血管内超声（"IVUS"）成像系统包括但不限于：被设置在构造并布 置成用于经皮插入患者的导管的远端的一个或多个换能器。具有导管的IVUS成像系 统的例子可参见例如美国专利6, 945, 938、7, 246, 959、和7, 306, 561 ;以及美国专利申 请公开 2006/0100522、2006/0106320、2006/0173350、2006/0253028、2007/0016054、和 2007/0038111 ;所有这些专利文献的内容以引用的方式并入本文中。
[0021] 图1示意性地示出了 IVUS成像系统100的一个实施例。IVUS成像系统100包括 可联接到控制模块104的导管102。控制模块104可包括例如处理器106、脉冲发生器108、 驱动单元110、及一个或多个显示器112。至少在一些实施例中，脉冲发生器108形成电脉 冲，这些电脉冲可被输入设置在导管102中的一个或多个换能器（在图3中为312)。
[0022] 至少在一些实施例中，可利用由驱动单元110所提供的机械能来驱动设置在导管 102中的成像芯（在图3中为306)。至少在一些实施例中，可将从一个或多个换能器（在 图3中312为）中所传送的电信号输入处理器106进行处理。至少在一些实施例中，可以 将来自一个或多个换能器（在图3中为312)的经处理电信号以一个或多个图像的形式显 示于一个或多个显示器112上。例如，可以利用扫描转换器将扫描线样本（例如，径向扫描 线样本，等）映射到二维笛卡儿网格，以便将一个或多个图像显示于一个或多个显示器112 上。
[0023] 至少在一些实施例中，也可利用处理器106对控制模块104的一个或多个其它部 件的运行进行控制。例如，处理器106可用于对从脉冲发生器108中传送出的电脉冲的频 率或持续时间、利用驱动单元110使成像芯（在图3中为306)旋转的转速、驱动单元110 将成像芯（在图3中为306)回拉的速率或长度、或者形成于一个或多个显示器