CN108135488B - 确定侧支的剖面视角的血管内成像系统和方法 - Google Patents

Abstract

部分地，本发明涉及血管内数据收集以及其表示的生成，该表示包括与侧支或动脉相关联的区域(例如隆突或分叉)的一个或多个视图。在一个实施方式中，执行访问存储在机器可读存储器中的一组血管内数据、对血管内数据进行侧支检测以识别一个或多个侧支、并且识别一个或多个侧支的多个帧。在一个实施方式中使用经由用户界面可切换的自动视角。

Description

确定侧支的剖面视角的血管内成像系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年10月13日提交的美国临时专利申请No.62/241,056和2015年12月18日提交的美国非临时专利申请No.14/975,671的优先权，上述专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术

冠状动脉疾病是全球死亡的主要原因之一。更好地诊断、监测和治疗冠状动脉疾病的能力可以对于挽救生命非常重要。血管内光学相干断层摄影术(Optical CoherenceTomography，OCT)是一种基于导管的成像模式，其使用光窥视冠状动脉壁，并生成其图像以供研究。利用相干光、干涉量度法和微光学技术，OCT可以提供病变血管内的具有微米级分辨率的视频速率的体内断层摄影术。使用光纤探针以高分辨率观察亚表层结构使得OCT对于内部组织和器官的微创成像特别有用。利用OCT可能进行的该级别的细节使临床医生能够诊断并监测冠状动脉疾病的进展。OCT图像提供冠状动脉形态的高分辨率视觉化，并可单独使用或与其它信息(如血管造影数据和其它来源的患者主观数据)结合使用，以辅助诊断和规划(如支架输送计划)。

患者身体的多个部分的OCT成像为医生和其他人提供有用的诊断工具。例如，由血管内OCT对冠状动脉的成像可以显现变窄或狭窄的位置。该信息帮助心脏病专家在侵入性冠状动脉搭桥手术与微创的基于导管的手术(诸如血管成形术或支架输送)之间进行选择。尽管是受欢迎的选择，但是支架输送具有其自身相关联的风险。

支架为通常由网丝形成的管状结构。支架可以被插入血管中且被扩展以对抗收缩血流的狭窄状况。支架通常由金属或聚合物模架制成。可以借助导管将支架部署到狭窄的位点。在心血管手术期间，可以借助引导丝通过导管将支架输送到狭窄位点且使用气球使支架展开。通常，使用预设压力使支架展开以加大狭窄血管的内腔。可以组合或单独使用血管造影系统、血管内超声系统、OCT系统来促成支架输送计划和支架部署。

在部署支架时存在影响病人治疗成效的多个因素。在一些过程中，应当将支架扩展到对应于相邻健康血管区段的直径的直径。支架过度扩展可能对血管造成严重损害，使该血管易于分解、脱落、和壁内出血。扩展不足的支架可能不适当地使血管扩展。如果支架的多个部分未接触血管壁，则血栓症的风险可增大。充气不足的或贴壁不良的支架可能无法恢复正常流动。一旦支架被安装，则支架贴壁不良和支架的扩展不足可导致各种问题。另外，血管侧支附近经常存在限流性狭窄。当在主血管中部署支架以解决狭窄或其它疾病时，侧支可能部分地或完全地被支架撑杆阻塞或“监禁”。侧支对于将血液运送到下游组织是至关重要的。因此，“监禁”可能会产生不希望的缺血性影响。当多个侧枝受到影响或单个分支的阻塞表面积很大时，“监禁”的缺血性影响复杂化。

本发明解决了这些挑战和其它问题。

发明内容

部分地，本发明涉及用于将血管内数据转化以便于诊断查看和研究的基于计算机的方法和系统。在一种实施方式中，本发明涉及用于产生冠状动脉分叉中的隆突的可视化的系统和方法。该方法以及该方法的各个步骤可以自动执行，其可以包括对一个或多个用户动作进行响应。

部分地，本发明涉及显示响应于在使用探针回拉期间收集到的血管内数据而生成的动脉的各种视图。在一个实施方式中，响应于用户选择，一个或多个横截面视图或三维视图或剖面视图的显示便于评估血管中的一个或多个隆突并且可以使用用户界面控制自动切换。打开和关闭隆突视图的能力也是优势诊断特征。此外，沿着血管在不同的隆突之间跳跃或以其它方式移动的能力节省了时间并且便于比较不同的血管内特征。

部分地，本发明涉及检测血管的侧支的区域的方法。该方法包括从血管内数据的一组图像帧中识别包括血管的侧支的图像帧的子集；计算图像帧的子集的每个帧中的侧支开口的中点角度；使用针对图像帧的子集中的每个帧计算出的中点角度来计算侧支开口的中值角度；以及使用所计算出的中值角度来确定用于观察所述侧支的可视化平面，以允许检测与所述侧支相关联的区域。在一个实施方式中，所检测的与侧支相关联的区域包括隆突。在一个实施方式中，该方法还包括显示相对于观察平面定向的区域。

在一个实施方式中，该区域包括隆突。在一个实施方式中，该方法还包括响应于用户动作产生控制信号以激活隆突视图。在一个实施方式中，该方法还包括响应于用户动作产生控制信号以激活隆突视图。在一个实施方式中，该方法还包括在用户界面的横截面观察模式中自动定向该区域的用户视图。在一个实施方式中，该方法还包括在用户界面的三维观察模式中自动定向该区域的用户视图。在一个实施方式中，该方法还包括响应于用户界面切换的激活而自动定向该区域的用户视图。

部分地，本发明涉及用于检测与血管的侧支相关联的区域的基于计算机的系统。该系统包括：包括一个或多个图像检测软件模块的处理器，该处理器被配置为处理使用数据收集探针相对于血管回拉、根据光学相干断层摄影术获得的多个图像帧，所述图像检测软件模块被配置为处理图像帧以检测血管的一个或多个侧支，并且针对检测到侧支的每个图像帧计算侧支的开口的角度；一个或多个存储器设备，所述存储器设备被配置为存储计算出的所述角度，所述角度由所述图像检测软件模块使用以计算在图像帧中检测到的每个侧支的开口的中值角度；以及与所述处理器通信的显示器，所述显示器用于显示所述图像帧中的数据的一个或多个视图；其中每个侧支的中值角度被配置为确定每个侧支的可视化平面以允许所述显示器显示每个侧支的用于检测所述侧支的区域的光学视图。在一个实施方式中，侧支的检测区域包括隆突。在一个实施方式中，侧支的检测区域包括支架部分和侧支部分。

部分地，本发明涉及检测血管的侧支的区域的方法。该方法包括：访问存储在机器可读存储器中的一组血管内数据；对所述血管内数据进行侧支检测以识别一个或多个侧支；识别所述一个或多个侧支的多个帧；为所述多个帧中的每一帧确定一致的参考角度值；使用应用于所述多个一致的参考角度的统计度量来统计分析所述多个一致的参考角度；以及选择总体统计分析角度，作为用于在具有用户界面的显示器上生成的血管的表示的剖面视角。

在一个实施方式中，所述方法还包括使用所述血管内数据生成血管段的一个或多个视觉表示。在一个实施方式中，所述方法还包括自动生成使用所述总体统计分析角度能够查看的冠状分叉中的一个或多个隆突的可视化。在一个实施方式中，所述统计测量从由平均值、中值、众数、加权平均值和直方图组成的组中选择。在一个实施方式中，所述总体统计分析角度是多个中点角度的中值角度。在一个实施方式中，所述方法还包括使用所述总体统计分析角度，通过在所述血管内数据的表示的显示器上的用户界面特征来控制自动显示的“开”和“关”状态。

附图说明

附图不一定是按照比例绘制和强调，而是总体上根据示例性原则布置。这些附图在所有方面中都被认为是示例性的，并且不意图限制本发明。本发明的范围仅仅由权利要求限定。

图1示出了根据本发明的示例性实施方式的血管内成像和数据收集系统的示意图；

图2A至图3示出了根据本发明的示例性实施方式的用于包括支架输送计划的诊断过程的、与用户界面显示器和血管内数据收集系统及其合适的指示器以及血管造影系统相关的附加细节；

图4和图5A示出了根据本发明的示例性实施方式的各种用户界面和数据表示，其包括各种关于一个或多个成像模式的查看和图像定向特征；

图5B和图5C示出了根据本发明的示例性实施方式的适于在隆突视图和其它数据表示之间切换的用户界面部件，所述数据表示包括各种关于一个或多个成像模式的查看和图像定向特征；

图6为示出了根据本发明的示例性实施方式的主血管的每个侧支的隆突可视化及检测方法的流程图；

图7为示出了根据本发明的示例性实施方式的包括侧支开口的帧的子集的示意图；

图8为示出了根据本发明的示例性实施方式的侧支开口角度计算的示意图；以及

图9为示出了根据本发明的示例性实施方式的侧支开口中值角度确定的示意图。

具体实施方式

在一个方面，提供了一种使计算机生成的血管表示中的一个或多个感兴趣的血管内区域可视化的方法。在各种实施方式中，所述方法包括确定血管表示的一个或多个侧支的一个或多个观察视角。所述血管表示可使用诸如通过光学或声学数据收集探针获得的血管内图像数据生成。

部分地，本发明涉及一种关于与侧支相关联的一个或多个特征的诊断和显示方法。特别地，在一个实施方式中，本发明涉及显示和调整关于分叉动脉(诸如冠状分支)或其一个或多个分段或区域的一个或多个视图。所述分支动脉的所述分段或区域可包括分流物，该分流物为分开组成该分叉的两个血管段的组织壁或膜。该与分叉的起源相关的分流物或组织区域在本文中被称为隆突。

可视化血管的侧支和检测该侧支附近处的一个或多个区域或帧例如可用于定位一个或多个与侧支或分叉相关联的隆突。接着，使隆突可视化的过程可用于沿着血管识别以下这样的位置，在该位置处，鉴于隆突的存在，在侧支上设支架或“监禁”侧支的潜在可能性对患者造成更大的风险。

利用这种诊断工具，可以通过具有指示侧支和隆突的位置并且还提供各种增强的观察模式以促进对这种血管特征的诊断评估的路线图来实现在血管中部署支架。在支架放置期间，确定用于定位隆突的视角是非常重要的，这可以基于侧支与主干血管接合的角度来实现。如在此更详细描述的，用户可以使用从血管内测量生成的诊断工具和血管表示，并且选择或切换血管侧支附近的一个或多个隆突的显示视图。当侧支是血流灌注的主要来源从而用支架阻塞侧支是有问题的情况并且用隆突的一部分以及支架阻塞侧支代表甚至更糟的潜在情况时，这是非常重要的。

部分地，本发明涉及诸如OCT系统、血管内超声(IVUS)系统和血管造影系统的血管内数据收集系统以及两个或更多个前述系统之间的数据交换(作为示例)以及诸如指示符的诊断信息的生成和显示。在一个实施方式中，同时收集血管造影数据时，收集如OCT的血管内数据。指示符可以包括一个或多个一维或二维图形元素以及一个或多个相关联的标记，该标记诸如颜色、灰度等级或其它标度等级、散列、符号或其它视觉元素。

一个或多个指示符可以例如通过将这些指示符与使用血管内数据收集系统生成的图像重叠或组合来生成和显示。指示符可以包括纵向指示符类型、横截面指示符类型和其它指示符类型，诸如适合于指示感兴趣的诊断信息的一个或多个标记或图形元素，诸如相对于用户选择的地标的跟踪。也可以使用支架撑杆指示符。此外，阴影和其它可能被误解为解剖、侧支或其它血管特征的元素可以被阴影化或以其它方式改变以区分它们并便于用户查看和分析图像帧和数据。

合适的诊断信息可以包括诸如支架相对于血管壁或管腔边界的贴壁不良的支架并置信息、用户选择的血管中的OCT位置和相关的血管造影框架位置、以及其它血管内诊断信息或生成的其它用于促进支架输送计划的信息。该系统包括与图形用户界面通信并被配置为向图形用户界面发送命令的处理器。使用一个或多个软件程序来执行以下中的一个或多个：共同登记诸如图像数据帧的数据；生成并显示指示相对于确定的管腔边界的支架位置的纵向指示符；使用一个或多个图形元素将用户选择的OCT位置信息转换成促进融合的血管造影显示；以及视觉上识别用于计划目的的支架和模拟支架以及本文所述的其它模拟支架。还可以打开和关闭各种三维飞行穿越视图以促进本文所述的诊断查看和支架计划。

部分地，本发明涉及在显示器上表示的涉及诸如关于对象而测量的图像数据或其它血管内参数的对象数据的图形用户界面(GUI)元素或指示符。在光学相干断层摄影术回调记录或IVUS或其它血管内或血管造影系统的过程中，纵向或横截面变化时的任何临床有用参数都可以被评估并显示为一个指示符。介入心脏病专家可以使用该元素在单个视图中快速查看整个回调记录的临床有用信息，而无需手动操作图像。指示符可以基于参数超过或低于临床上有意义的阈值来引导用户到达血管中的特定兴趣点。通过在连续的彩色图中编码参数值，或者使用合适的标记编码其它标度，例如，在一个易于解释的视图中，可以容易地总结整个血管的参数的不同严重程度。这些特征利用各种并置条、支架指示符、和其它用于血管造影图像和其它血管内数据收集图像的指示符显示。

本文还公开了用于可视化分叉血管中的支架和其它医疗设备的系统和方法。使用检测到的侧支位置、管腔轮廓和支架撑杆位置的组合，可以提供沿着侧支开口并进入主干血管的方向查看的视角。这为临床医生提供了清晰的用户显示，以评估最佳的支架放置的治疗位置，并评估是否需要进一步的干预，例如支架修改。

可能有必要使用气囊在部署的支架中打开一组细胞，以改善被监禁侧支中的血流。气囊导丝通常尽可能地以远端(例如，下游)的位置被引入到被监禁侧支孔口中。获得远端导丝位置将导致支架撑杆被推动到侧支孔口的近(例如上游)侧，这最小化了在口的较高流动的远侧处的流动中断。相对于支架和侧支的导丝位置的清晰、快速的可视化因此在临床上是有利的。

如图1所示，用于收集血管内数据的数据收集系统30包括可用于对血管成像的数据收集探针7。可以使用导丝将探针7引入血管中。数据收集探针7可以在收集数据的同时被沿着血管5的长度引入和回拉。随着光纤沿着血管的长度缩回(回拉)，当探针或其一部分旋转时收集多个扫描或OCT数据集。这在一个实施方式中被称为回拉。这些数据集或图像数据帧的集合可用于识别感兴趣的区域，例如狭窄或部署的支架。在一个实施方式中，数据收集探针7是被配置为与包括干涉仪和数据处理系统的OCT系统10一起使用的OCT探针。可以处理使用OCT探针7收集的距离测量值以生成图像数据帧，例如血管的横截面视图或纵向视图(L模式视图)。为了清楚起见，横截面视图可以包括但不限于纵向视图。这些图像可以利用一个或多个图像数据处理模块或图像数据处理级进行处理。

示出了插入血管之前或之后的探针7。探针7与OCT系统10进行光学通信。经由光纤15连接到探针17的OCT系统或子系统10可以包括诸如激光的光源、具有样本臂和参考臂的干涉仪、各种光路、时钟发生器、光电二极管和其它OCT系统部件。

在一个实施方式中，光学接收器31，诸如基于平衡光电二极管的系统，可以接收从探针7出射的光。计算设备40(诸如计算机、处理器、专用集成电路(ASIC)或其它设备)可以是OCT系统10的一部分，或者可以被包括作为与OCT系统10进行电通信或光通信的单独的子系统。计算设备40可以包括存储器、存储设备、总线和适合于处理数据的其它部件、以及软件44(诸如被配置用于支架可视化的图像数据处理级、支架贴壁不良检测、隆突显示和回拉数据收集)。

在一个实施方式中，计算设备40包括或访问软件模块或程序44，诸如侧支检测模块、导丝检测模块、管腔检测模块、支架检测模块、中值掩模清除模块、强度平均化模块、支架贴壁不良检测模块和其它软件模块。例如，计算设备40可以访问用于检测沿着血管的每个侧支位置处的隆突的存在的隆突检测模块45。隆突或分叉检测软件45还可以包括用户界面软件部件或与用户界面软件部件进行通信，以打开和关闭隆突视图，并且显示和切换各种用户界面显示模式(例如本文描述的支架计划模式、飞行穿越模式和其它观察模式)。软件模块或程序44可以包括图像数据处理管线或其部件模块以及一个或多个图形用户界面(GUI)。示例性图像处理管线用于将收集到的OCT数据转换成血管和支架的二维和三维视图。图像数据处理管线或本文描述的任何方法被存储在存储器中并且使用诸如处理器、设备或其它集成电路的一个或多个计算设备来执行。

如图1所示，显示器46也可以是系统10的一部分，用于显示诸如使用收集到的OCT数据生成的血管的横截面视图和纵向视图的信息47。系统10可以用于显示与检测到的血管侧支所关联的一个或多个隆突有关的图像数据。在一个实施方式中，一个或多个步骤可以被自动地执行或者在除了初始用户输入之外没有用户输入的情况下执行，以关于一个或多个相关图像进行导航、输入信息、选择诸如控制器或用户界面部件的输入或与诸如控制器或用户界面部件的输入交互、或指示一个或多个系统输出。在一个实施方式中，呈现隆突视图作为选项以选择帮助查看血管表示的二维或三维视图和一个或多个与侧支相关联的隆突。关于本文描述的各个步骤可以响应于用户输入而在一个或多个观察模式之间进行切换。

可以使用一个或多个图形用户界面(GUI)来显示基于OCT的信息47。此外，该信息47可以包括但不限于横截面扫描数据、纵向扫描、直径图、图像掩模、阴影区、支架、贴壁不良区域、管腔边界、相对于自动检测的管腔边界测量的垂直距离和从管腔边界延伸到检测到的支架撑杆位置的垂直距离、以及使用OCT系统和数据收集探针获得的血管的其它图像或表示或潜在距离测量值。

计算设备40还可以包括软件或程序44，该软件或程序可以被存储在一个或多个存储设备45中并被配置为利用如文本、箭头、颜色编码、高亮显示、轮廓线或其他合适的人或机器可读标记来识别支架撑杆和贴壁不良水平(诸如基于阈值和测量到的距离比较)以及其它血管特征。

根据一个实施方式，显示器46描绘了血管的各种视图。显示器可以包括用于显示或隐藏各种特征的菜单，诸如用于选择要显示的血管特征的菜单以及用于选择显示器的虚拟照相机角度的菜单。用户可以在用户显示器上的多个视角之间切换。另外，用户可以在用户显示器上的不同侧支之间切换，诸如通过选择特定侧支和/或通过选择与特定侧支相关联的视图。例如，用户可以选择在一个实施方式中可以是默认视图的孔口视图，或者可以选择隆凸/隆突视图以允许他们查看一个或多个侧支的隆突。在一个实施方式中，图像处理管线和相关联的软件模块使用在回拉期间收集到的数据来检测成像的动脉中的管腔边界和侧支。在一个实施方式中，可以选择隆突视图，或者当显示隆突时隆突视图是默认视图。它可以在各种实施方式中被打开或关闭。通过选择隆突视图，如下面更详细讨论的，显示器上的血管视图将快速捕捉该计算的剖面。

一旦利用探针获得OCT数据并将OCT数据存储在存储器中，OCT数据可以被处理以产生信息47，例如沿回拉区域的长度的血管的横截面视图、纵向视图和/或三维视图或其子集。这些视图可以被描绘为如图4-图5B所示的用户界面的一部分。使用从OCT系统获得的距离测量值产生的血管图像提供关于血管和布置在其中的物体的信息。

因此，部分地，本发明涉及适用于评估和描绘关于血管、支架的信息或其它感兴趣的血管信息的基于软件的方法及相关系统和设备。OCT数据可用于生成2D视图，例如在最初的支架部署手术之前或之后或矫正支架的相关手术之前或之后的血管的横截面视图和纵向视图。使用数据收集探针和各种数据处理软件模块获得的OCT数据可用于识别、表征和可视化支架和/或与支架和/或布置有支架的管腔相关的一个或多个属性。

相对于血管壁以及相关于血管壁中的侧支的开口的支架位置可以被可视化，使得侧支开口不被支架阻塞。在一个实施方式中，包括隆突的侧支被识别并且可视化以帮助支架放置以防止支架推动隆突并阻塞通往侧支的开口。在一个实施方式中，通过确定用于观察侧支的可视剖面以允许优化隆突视图，使得用户能够以血管横截面视图或三维视图可视化隆突来实现对隆突的识别和/或可视化。

图2A至图2C示出了血管50和包括隆突56的侧支52的开口54的视图。图2B是血管50的示意图并且示出了血管50和侧支52的接合或分叉。在图2A中，到侧支52的开口54在横截面视图中标记为B的位置处可见，其也在图3中以纵向视图示出。隆突56在图3中的侧支52的开口54的位置处作为唇或瓣可见。在图2B中，隆突56显示为血管50和侧支52之间的瓣或唇。必须完成支架在隆突56的位置处的放置以避免隆突56阻塞侧支52的开口54。

图4-图5B示出了可以在图1所示的显示器46上显示给用户的示例性用户界面。图4-图5B示出了具有纵向视图或L模式的界面，该纵向视图或L模式描绘了血管的纵向视图，探针被牵拉通过该血管。显示器还包括作为选定剖面的血管的截面图。该显示器包含允许用户控制显示器上的图像的控件。在一个实施方式中，显示器包括用于控制隆突视图的切换按钮60。这将切换显示器上的图像，以使用剖面显示侧支的隆突，从而为用户提供了隆突的优化视图。除了切换到隆突视图之外，用户还可以切换所有检测到的侧支，并查看用于隆突检测的孔口视图或隆突视图。

为了生成例如包括隆突的侧支的区域的可视化，使用分支检测算法来确定包括侧支的数据集的子集或图像数据的帧。因此，针对通过探针7在回拉通过血管期间收集到的所有帧，识别出被确定为包括从主血管分叉的侧支的帧的子集。对于子集中的每个帧，计算侧支开口的中点角度并且中点角度用于确定侧支开口的中值角度，下面将进行更详细地讨论。使用计算出的中值角度来确定在帧的子集中找到的每个侧支的开口周围的区域的优化的可视化的剖面。在图4和图5A中，隆突视图被切换。在图4中，竖直基准65位于左上角和右上角的面板以及下方的两个水平用户界面面板中的隆突处。基准和隆突视图也在图5A中利用竖直基准65示出。

左上方的面板显示了隆突在面板顶部区域的切穿三维视图。隆突和选择性视角的自动检测以及在它们之间导航的能力简化并加速最终用户进行的查看。这可以改善患者的反馈和诊断信息。图5B示出了来自图4和图5A的隆突视图用户界面60。界面60可通过用户交互而操作来打开和关闭一个或多个隆突视图。用户界面控件60可以用来打开视图(如复选标记所示)或关闭视图(如空的未选中的正方形所示)。这为最终用户提供了一种简单的方法来控制和简化他们的诊断查看。用户可以通过鼠标点击、操纵杆按钮、远程指针、触摸屏控制或其它基于用户的输入设备来打开和关闭隆突视图60。

在给定图中显示方向性的箭头的使用或箭头的缺少不旨在限制或要求信息可以流动的方向。对于给定的连接物，诸如连接图1所示元件的箭头和线，信息例如可以适合于给定实施方式的一个或多个方向流动或仅在一个方向上流动。连接可以包括各种合适的数据传输连接，例如光学连接、电线连接、电力连接、无线连接或电连接。

可以使用一个或多个软件模块来处理从图1所示的系统接收到的信息帧。各种软件模块，可以包括但不限于软件、软件的部件、或基于软件或处理器执行的方法的一个或多个步骤，可用于本发明的给定实施方式中。用户界面60操作以导航通过使用图1的系统生成和处理的血管内数据的各种面板。

图6示出了例如对于可以包括隆突的区域的视觉特征，提供主血管的侧支区域的可视化的方法的流程图。在步骤70中，使用诸如图1的探针7的探针收集血管的图像帧形式的血管内数据。在一个实施方式中，在步骤70中，使用例如图1的探针7的探针来收集作为扫描线的血管内数据。在一个实施方式中可以基于每个扫描线来执行图像处理，或者可以基于多个扫描线执行图像处理。在一个实施方式中，血管内数据可以从扫描线产生并且因此可以是图像帧的形式。

在步骤72中，使用算法来确定包括从主血管分叉的侧支的图像帧子集。可以为每个侧支标识帧子集。在图7中示出了被标识为示出主血管的侧支的帧子集的示例。分支开始帧90被标识为包括来自主血管的特定侧支开口的第一帧。随后的帧被标识为包括相同的侧支开口，直到检测到分支结束帧92。

在步骤74中，为子集的帧确定侧支开口的中点角度，并且在步骤76中，将该中点角度存储在数据库中。如图8所示，针对在帧90中检测到的侧支开口，计算中点角度94。针对子集中的每个帧找到侧支开口的中点角度，包括分支结束帧92的中点角度96。

在步骤78中，确定子集中是否存在更多图像帧。如果存在附加帧，则如上所述为每个附加帧计算中点角并将中点角度存储在数据库中。如果子集中的所有帧已经被处理，则在步骤80中计算来自帧子集的中点角度的中值角度。图9示出了使用包括特定侧支开口的帧子集中的所有帧的中点角度计算的侧支开口的中值角度。

在步骤82中，将计算出的中值角度用作用于可视化侧支区域的剖面的角度，例如用于隆突检测。该方法针对从由探针收集到的一组图像帧中检测到的每个侧支的每个帧子集而执行。因此，针对每个侧支计算出的剖面是用于观察每个特定侧支以检测隆突的存在的最佳剖面。当用户选择隆突视图模式时，可以自动向用户显示确定的剖面，或者诸如，可以将视图模式设置为特定诊断应用程序的默认设置。

在另一个实施方式中，用于可视化侧支区域的平面通过将圆柱体穿过开口安装到侧支中来确定。侧支的轴线使用圆柱体的中心轴线估算。该轴线可用于确定用于可视化侧支区域、并且特别用于可视化侧支的隆突的光学剖面。

部分地，本发明还涉及适合用于探针回拉通过动脉的背景下使用的支架计划和优化相关的软件以及相关联的收集的血管内数据。本文描述的这些软件工具和其它方法和系统适用于各种研究、诊断和可应用的临床活动，例如用于模拟、建模或指导与经皮冠状动脉介入(PCI)相关的决定。本文描述的方法和系统适于支持PCI作为预支架阶段和支架后阶段的诊断工具。可以支架术之前和之后执行探针的一次或多次回拉以对动脉、该动脉的侧支及相关的分叉和隆突进行评估。本文所述的隆突可视化方法可用于支持各种研究和诊断应用。

部分地，在一个实施方式中，各种自动测量，例如在用户界面的一个或多个面板中的最小管腔面积的确定和显示、显示在用户界面中的血管造影图像中的管腔长度和对应位置、以及如剖面位置的其它位置和基准参考可以自动显示为默认设置。或者，可以基于用户选择感兴趣的每个显示选项来选择性地显示这样的信息。在一个实施方式中，自动测量被切换为开启，作为动脉管腔剖面图的标准默认值。

部分地，在一个实施方式中，作为支架计划或部署支架分析的一部分，可向用户显示支架路线图或其它合适的支架用户界面，诸如图4-图5B中所示的那些。

在一个实施方式中，如本文中关于隆突和侧支视图所描述的，本发明包括作为软件特征的3D分叉模式，通过该分叉模式可以沿着动脉的纵向、横截面或其它角度或3D跳到分叉或开启和关闭分叉。因此，用户可以选择分叉模式或自动将其作为复杂场景的默认模式。如图4和图5A和图5B所示的分叉/隆突视图的各种成角度的观察平面和相关联的显示特征以及分叉的其它旋转的或用户配置的显示视图可以使用本文描述的系统(诸如图1的系统)以及各种软件相关方法和图像处理步骤来实现。如图4、图5A和图5B所示，可以使用切换开关60打开和关闭隆突视图。三维分叉模式使用侧支检测和隆突视图来支持最终用户的诊断目标。

实现血管造影和血管内数据收集方法和系统的非限制性软件特征和实施方式

以下描述旨在提供适合于执行本文所描述的本发明的方法的设备硬件和其它操作部件的概述。本说明书并非旨在限制本公开的适用环境或范围。类似地，硬件和其它操作部件可以适合作为上述装置的一部分。本发明可以用包括个人计算机、多处理器系统、基于微处理器的电子设备或可编程电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机等的其它系统配置来实施。

根据对计算机存储器内的数据位进行操作的算法和符号表示来呈现详细描述的一些部分。计算机和软件相关领域的技术人员可以使用这些算法描述和表示。在一个实施方式中，算法在这里并且通常被设想为产生期望结果的自相容的操作序列。这里作为方法步骤执行的操作或以其它方式描述的操作是需要物理量的物理操控的操作。通常，但不一定，这些量采取能够被存储、传输、组合、转换、比较和以其它方式操纵的电信号或磁信号的形式。

除非特别声明，否则从以下讨论中可以明显看出，应当理解，在整个说明书中，利用诸如“处理”或“计算”或“确定角度”或“选择”或“切换”或“计算”或“比较”或“弧长测量”或“检测”或“跟踪”或“掩蔽”或“采样”或“操作”或“生成”或“确定”或“显示”等的术语的讨论，指计算机系统或类似的电子计算设备的动作和处理过程，该计算机系统或类似的电子计算设备将在计算机系统的寄存器和存储器内表示为物理(电子)量的数据操作并转换成表示为计算机系统存储器或寄存器或其它这种信息存储器、传输或显示设备内的物理量的类似的其它数据。

在一些实施方式中，本发明还涉及用于执行本文的操作的装置。该装置可以为所需目的而专门构造，或者它可以包括通过通用计算机中存储的计算机程序选择性激活或重新配置的通用计算机。

本文给出的算法和显示并不固有地涉及任何特定的计算机或其它装置。根据本文的教导，各种通用系统可以与程序一起使用，或者可以证明构建更专用的装置来执行所需的方法步骤是方便的。下面的描述将显示各种这样的系统所需的结构。

本发明的实施方式可以以许多不同的形式实现，包括但不限于：与处理器(例如，微处理器、微控制器、数字信号处理器或通用计算机)一起使用的计算机程序逻辑，与可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列(FPGA)或其它PLD)、分立部件、集成电路(例如，专用集成电路(ASIC))或包括其任何组合的任何其它装置一起使用的可编程逻辑。在本发明的典型实施方式中，使用OCT探针、FFR探针、血管造影系统以及其它成像和目标监测设备和基于处理器的系统收集到的数据的一些或全部处理被实现为一组计算机程序指令，该组计算机程序指令被转换为计算机可执行形式，本身被存储在计算机可读介质中，并且在操作系统的控制下由微处理器执行。因此，基于完成回拉或融合请求的用户界面指令和触发例如被转换成适合于生成OCT数据、改变观察角度、在开启和关闭状态之间切换隆突视图、使用上述的各种和其它特征和实施方式执行图像处理的处理器可理解的指令。

实现本文先前描述的全部或部分功能的计算机程序逻辑可以以各种形式来体现，包括但绝不限于源代码形式、计算机可执行形式和各种中间形式(例如，由汇编器、编译器、链接器或定位器产生的形式)。源代码可以包括与各种操作系统或操作环境一起使用的以各种编程语言(例如，目标代码、汇编语言或诸如福传(Fortran)、C、C++、JAVA或超文本标记语言(HTML)的高级语言)中的任何一种实现的一系列计算机程序指令。源代码可以定义和使用各种数据结构和通信消息。源代码可以是计算机可执行形式(例如，通过解释器)，或者源代码可以被转换(例如，经由翻译器、汇编器或编译器)成计算机可执行形式。

计算机程序可以以任何形式(例如源代码形式、计算机可执行形式、或中间形式)被永久地或暂时地固定在有形存储介质中，该有形存储介质诸如半导体存储设备(例如RAM、ROM、PROM、EEPROM或闪存-可编程的RAM)、磁存储设备(例如磁盘或固定硬盘)、光学存储设备(例如CD-ROM)、PC卡(例如PCMCIA卡)、或其它存储设备。计算机程序可以以任何形式被固定在信号中，使用各种通信技术中的任一种可将该信号发送到计算机，各种通信技术包括但不限于模拟技术、数据技术、光学技术、无线技术(例如蓝牙)、联网技术、和网络互联技术。计算机程序可以以任何形式被分布为附有印刷的或电子的文件编制(例如用收缩膜包装的软件)的可移除存储介质，预先加载有计算机系统(例如在系统ROM或固定硬盘上)，或从服务器或电子布告板而分布在通信系统(例如因特网或万维网)上。

实现本文中先前描述的全部或部分功能的硬件逻辑(包括与可编程逻辑器件一起使用的可编程逻辑)可以使用传统手动方法来设计，或者可以使用各种工具以电子方式来设计、捕获、模拟、或以文件记录，各种工具诸如计算机辅助设计(CAD)、硬件描述语言(例如VHDL或AHDL)、或PLD编程语言(例如PALASM、ABEL或CUPL)。

可编程逻辑可以被永久地或暂时地固定在有形存储介质中，该有形存储介质诸如半导体存储设备(例如RAM、ROM、PROM、EEPROM或闪存-可编程的RAM)、磁存储设备(例如磁盘或固定硬盘)、光学存储设备(例如CD-ROM)、或其它存储设备。可编程逻辑可以被固定在信号中，使用各种通信技术中的任一种可将该信号发送到计算机，各种通信技术包括但不限于模拟技术、数字技术、光学技术、无线技术(例如蓝牙)、联网技术、和网络互联技术。可编程逻辑可以被分布为附有印刷的或电子的文件编制(例如用收缩膜包装的软件)的可移除存储介质，预先加载有计算机系统(例如在系统ROM或固定硬盘上)，或从服务器或电子布告板而分布在通信系统(例如因特网或万维网)上。

下面更详细地讨论合适的处理模块的各种示例。如这里所使用的，模块是指适合于执行特定数据处理或数据传输任务的软件、硬件或固件。在一个实施方式中，模块是指适用于接收、变换、路由和处理指令或各种类型的数据(例如用户接口控制信号、图像数据、扫描线、图像帧、OCT数据、FFR数据、IVUS数据、像素、观察平面角度和方向和坐标、平均值、中位数、众数、加权平均、平均、用户界面显示特征和各种图形显示元素以及如本文所述的其它感兴趣的信息)的软件例程、程序或其它存储驻留应用程序。

本文中描述的计算机和计算机系统可以包括操作性关联的计算机可读介质，诸如用于存储在获得、处理、存储和/或输送数据时使用的软件应用程序的存储器。可以理解，这类存储器相对于其操作性关联的计算机或计算机系统可以为内部的、外部的、远程的或本地的。

存储器还可以包括用于存储软件或其它指令的任何部件，包括但不限于硬盘、光碟、软盘、DVD(数字通用光盘)、CD(光盘)、记忆棒、闪存、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、DRAM(动态随机存取存储器)、PROM(可编程ROM)、EEPROM(扩展可擦写PROM)和/或其它类似的计算机可读介质。

通常，与本文中描述的本发明的实施方式相关联应用的计算机可读存储介质可包括能够存储被可编程装置执行的指令的任何存储介质。在可应用的情况下，本文中描述的方法步骤可以被体现或执行为存储在计算机可读存储介质或存储媒介上的指令。根据本发明的实施方式，这些指令可以为以各种编程语言体现的软件，各种编程语言诸如C++、C、Java和/或可应用于创建指令的各种其它类型的软件编程语言。

本发明的方面、实施方式、特征和示例在所有方面被认为是说明性的，并且不旨在限制本发明，其范围仅由权利要求限定。在不脱离要求保护的本发明的精神和范围的情况下，其它实施方式、修改和使用对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

在本申请中使用标题和部分并不意味着限制本发明；每个部分可以应用于本发明的任何方面、实施方式或特征。

贯穿本申请，在组成物被描述成具有、包括或包含具体部件的情况下，或在过程被描述成具有、包括或包含具体过程步骤的情况下，设想本教导的组成物也本质上由所列部件组成或由所列部件组成，以及本教导的过程也本质上由所列过程步骤组成或由所列过程步骤组成。

在本申请中，在元件或部件被说成包括在所列元件或部件的列表中和/或选自该列表的情况下，应当理解，元件或部件可以为所列元件或部件中的任一者以及可以选自由所列元件或部件中的两者或更多者组成的组。另外，应当理解，本文中描述的组成物、装置或方法的元素和/或特征可以以各种方式来组合，而不脱离本文中无论是显式的还是隐式的本教导的精神和范围。

术语“包括”或“具有”的使用通常应当被理解成开放式且非限制的，除非另有明确陈述。

本文中的单数的使用包括复数(反之亦然)，除非另有明确陈述。另外，单数形式“一”和“该”包括复数形式，除非上下文另有清楚指示。此外，在数值之前使用术语“大约”的情况下，本教导也包括具体数值本身，除非另有明确陈述。如在本文中所使用，术语“大约”指从标称值的±10％变化。

应该理解，只要本教导保持可操作，则步骤顺序或执行某些动作的顺序就不重要。此外，可以同时进行两个或更多个步骤或动作。

应该理解的是，要求保护的本发明的各个方面涉及本文公开的技术的子集和子步骤。此外，这里使用的术语和表达被用作描述性术语而非限制性的术语，并且在使用这样的术语和表达时，没有意图排除所示出和描述的特征的任何等同物或其部分，但是认识到在要求保护的本发明的范围内可以进行各种修改。因此，希望通过专利证书获得保护的是在以下权利要求书中定义和区分的公开内容，包括所有等同物。

术语“机器可读介质”包括能够存储、编码或承载供机器执行的一组指令并使机器执行本发明的任何一个或多个方法的任何介质。虽然机器可读介质在示例性实施方式中被示出为单个介质，但术语“机器可读介质”应被理解为包括存储一组或多组指令的单个介质或多个介质(例如，数据库、一个或多个集中式或分布式数据库和/或关联的高速缓存和服务器)。

可以理解的是，在本发明的某些方面中，可以用多个部件替换单个部件，并且可以用单个部件替换多个部件，以提供元件或结构或执行给定的一个或多个功能。除了这种替换不可操作以实践本发明的某些实施方式之外，此类替换被认为在本发明的范围内。

本文中呈现的示例意图说明本发明的潜在的和特殊的实现方式。对于本领域的技术人员，可以理解的是，这些示例主要意图用于说明本发明的目的。可以存在本文中所描述的这些图或操作的变型，而不脱离本发明的精神。例如，在某些情况下，方法步骤或操作可以按不同次序进行或执行，或者可以添加、删除或修改多个操作。

此外，尽管已出于说明本发明的目的而非出于限制本发明的目的，在本文描述了本发明的特定实施方式，但是本领域的普通技术人员将理解，可以在本发明的原理和范围内进行元件、步骤、结构和/或部分的细节、材料和布置方式的多种变型，而不脱离如权利要求中所描述的本发明。

权利要求为：

Claims (18)

1.一种检测血管的侧支的区域的方法，包括：

从血管内数据的一组图像帧中识别包括血管的侧支的图像帧的子集；

计算所述图像帧的子集的每个帧中的侧支开口的中点角度；

使用针对所述图像帧的子集的每个帧计算出的所述中点角度来计算所述侧支开口的中值角度；以及

使用所计算出的所述中值角度确定用于观察所述侧支的可视化平面，以允许检测与所述侧支相关联的区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所检测到的与所述侧支相关联的区域包括隆突。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括显示相对于观察平面取向的所述区域。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述区域包括隆突。

5.根据权利要求2所述的方法，还包括响应于用户动作而产生控制信号以激活隆突视图。

6.根据权利要求4所述的方法，还包括响应于用户动作而产生控制信号以激活隆突视图。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括在用户界面的横截面观察模式中自动定向所述区域的用户视图。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括在用户界面的三维观察模式中自动定向所述区域的用户视图。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于用户界面切换的激活而自动定向所述区域的用户视图。

10.一种用于检测与血管的侧支相关联的区域的基于计算机的系统，包括：

包括一个或多个图像检测软件模块的处理器，所述处理器被配置为处理使用数据收集探针相对于血管回拉根据光学相干断层摄影术而获得的多个图像帧，所述图像检测软件模块被配置为处理所述图像帧以检测所述血管的一个或多个侧支并且针对检测到侧支的每个图像帧计算所述侧支的开口的角度；

一个或多个存储设备，所述存储设备被配置为存储计算出的所述角度，所述角度由所述图像检测软件模块使用以计算在所述图像帧中检测到的每个侧支的所述开口的中值角度；以及

与所述处理器通信的显示器，所述显示器用于显示所述图像帧中的数据的一个或多个视图；

其中每个侧支的所述中值角度被配置为确定每个侧支的可视化平面，以允许所述显示器显示每个侧支的用于检测所述侧支的区域的光学视图。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所检测到的所述侧支的区域包括隆突。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所检测到的所述侧支的区域包括支架部分和侧支部分。

13.一种检测血管的侧支的区域的方法，包括：

访问存储在机器可读存储器中的一组血管内数据；

对所述血管内数据进行侧支检测以识别一个或多个侧支；

识别用于所述一个或多个侧支的多个帧；

为所述多个帧中的每一帧确定一致的参考角度值；

使用应用于多个一致的参考角度的统计度量来统计分析所述多个一致的参考角度；以及

选择总体统计分析角度，作为用于在具有用户界面的显示器上生成的所述血管的表示的剖面视角。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括使用所述血管内数据生成血管段的一个或多个视觉呈现。

15.根据权利要求13所述的方法，自动产生能够使用所述总体统计分析角度查看的冠状动脉分叉中的一个或多个隆突的可视化。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述统计度量选自由平均值、中值、众数、和加权平均值以及直方图组成的组。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述总体统计分析角度是用于多个中点角度的中值角度。

18.根据权利要求13所述的方法，还包括使用所述总体统计分析角度，通过所述血管内数据的所述表示的显示器上的用户界面特征，来控制自动显示的“开”和“关”状态。

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