CN212365043U - 基于血管图像的数据处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于血管图像的数据处理系统，其包括：图像采集模块、成像模块、配准模块和计算模块。图像采集模块用于采集目标血管的一段距离的图像信号；成像模块接收图像信号并获取多张目标血管内的血管截面图像；配准模块基于血管造影图像对多张血管截面图像进行配准获得血管整体图像；计算模块基于血管整体图像和预设曲线获得目标血管图像，并根据流体力学原理算出目标血管图像中的任一位置的血管内压力。由此，能够获得更加准确的血管内压力。

Description

基于血管图像的数据处理系统

技术领域

本实用新型具体涉及一种基于血管图像的数据处理系统。

背景技术

冠状动脉疾病是目前全世界死亡的主要原因之一。提高诊断、监测和治疗冠状动脉疾病的能力能够在一定程度上减少冠动脉病死亡人数。

在冠状动脉疾病中常见的冠状动脉狭窄病变通常基于血管造影图像进行初步的形态学判断，若结果显示病变较严重，则需进一步使用血流储备分数(FFR)或无波形期压力比率(iFR)来进行功能学判断。FFR或iFR是测量血管狭窄时血压下降的指标，也就是说，FFR或iFR是由狭窄远端侧的压力(Pd)与靠近主动脉端口的近端侧的压力(Pa)之比决定的。

目前，针对FFR或iFR，在临床上通常利用压力导丝测量血管内压力从而获得血流储备分数或无波形期压力比率，但由于测量时需将压力导丝设置在血管中，压力导丝会影响血流流量从而导致血管内压力的测量不准确。因此，为克服上述问题，在现有技术中通过利用X光机对血管进行造影获得血管造影图像，从而基于血管造影图像获得血管的三维结构图像，然后利用流体力学原理算出血管各部分的血管内压力并获得血流储备分数。

然而，通过X光机获得的三维结构图像无法获得血管内部的具体情况，因此利用三维结构图像获得血管内各部分的压力将会不准确，从而影响医护人员对血管情况的评估。

实用新型内容

本实用新型有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种能够更加准确获取血管内压力的基于血管图像的数据处理系统。

为此，本实用新型提供了一种基于血管图像的数据处理系统，其特征在于，包括：图像采集模块，其包括设置在目标血管内的导管、探头和传动轴以及设置在体外的回撤机构，所述探头与所述传动轴连接并随所述传动轴移动，所述探头与所述传动轴设置在所述导管内部，所述回撤机构与所述传动轴连接并控制所述传动轴相对于所述导管移动，所述图像采集模块利用所述探头获取所述目标血管的一段距离的图像信号；成像模块，其与所述图像采集模块连接，接收来自所述图像采集模块的所述图像信号，并基于所述图像信号获取多张目标血管内的血管截面图像；配准模块，其基于所述目标血管的血管造影图像对所述多张血管截面图像进行配准以获得血管整体图像；计算模块，其基于所述血管整体图像和预设曲线获得所述目标血管的目标血管图像，并根据流体力学原理算出所述目标血管图像中的任一位置的血管内压力，其中，所述预设曲线为所述目标血管的横截面积随心动周期变化的曲线，所述目标血管图像为所述目标血管处于心动周期中的舒张期末期沿着血管长度方向的所述一段距离的血管三维图像。

在本实用新型中，通过图像采集模块和成像模块获得多张目标血管内的血管截面图像，然后配准模块基于血管造影图对多张血管截面图像进行配准获得血管整体图像，计算模块基于血管整体图像和预设曲线获得目标血管图像，进而基于流体力学原理算出目标血管图像中的任一位置的血管内压力。由此能够获得更加准确的血管内压力。

本实用新型所涉及的数据处理系统中，可选地，所述探头通过发射超声信号和/或光信号来采集图像信号。由此，能够利用超声信号和/或光信号来采集图像信号。

本实用新型所涉及的数据处理系统中，可选地，所述探头通过超声信号采集的图像信号通过连接导线传输给所述成像模块，所述探头通过光信号采集的图像信号通过光纤传输给所述成像模块，所述连接导线和所述光纤沿着所述传动轴布置。由此，能够将探头采集的图像信号通过匹配的传输介质传输给成像模块。

本实用新型所涉及的数据处理系统中，可选地，所述探头同时发射超声信号和光信号获得所述目标血管的一段距离的超声图像信号和光图像信号，所述成像模块基于所述超声图像信号生成所述目标血管内的超声图像，基于所述光图像信号生成OCT图像，并将所述超声图像与所述OCT图像进行合成以获得多张所述血管截面图像。由此能够获得更加准确的血管截面图像。

本实用新型所涉及的数据处理系统中，可选地，所述计算模块基于所述目标血管图像中的血管内压力来算出所述目标血管内的预定位置的血流动力学指标。由此能够获得血流动力学指标。

本实用新型所涉及的数据处理系统中，可选地，所述探头发射第一频率的光信号并接收经所述目标血管的血管壁反射的第二频率的光信号，所述数据处理系统还包括分析模块，所述分析模块通过布里渊散射原理分析所述第一频率和所述第二频率以获得所述目标血管对应位置的生物力学信息。在这种情况下，能够获得目标血管的生物力学信息，由此能够对目标血管进行评估，能够对目标血管的潜在病变进行识别。

本实用新型所涉及的数据处理系统中，可选地，所述成像模块获取各个血管截面图像的横截面积大小和采集时间，所述配准模块基于所述血管截面图像的采集时间与所述血管造影图像进行配准。由此能够对多张血管截面图像进行配准。

本实用新型所涉及的数据处理系统中，可选地，所述计算模块从所述血管整体图像中选取任一位置作为目标位置并获取所述目标血管在所述目标位置处的第一横截面积以及对应的目标时期，所述计算模块基于所述预设曲线获取所述目标血管处于所述目标时期的血管横截面积与处于所述舒张期末期的血管横截面积的目标比例，所述计算模块基于所述目标比例和所述第一横截面积获得所述目标血管在所述目标位置处当位于舒张期末期时的目标横截面积。由此能够获得舒张期末期时目标血管在目标位置处的目标横截面积，能够便于后续获得目标血管图像。

本实用新型所涉及的数据处理系统中，可选地，所述计算模块基于所述血管整体图像和所述预设曲线获得所述目标血管中各个位置对应的目标横截面积，从而利用所述各个位置对应的目标横截面积来调整所述血管整体图像获得所述目标血管图像。由此能够获得目标血管图像。

本实用新型所涉及的数据处理系统中，可选地，所述计算模块根据流体力学原理算出所述血管内压力的步骤具体包括：所述计算模块通过压力初始值和预设公式获取所述目标血管图像中任一位置的血管内压力，所述压力初始值为所述目标血管的所述一段距离中的预设位置位于舒张期末期时的压力值，所述预设公式满足：

其中，ΔP表示为目标血管中两位置的血管内压力的压力差，μ表示为动态粘性系数，l表示为该两位置之间的血管长度，r表示为两位置之间的血管横截面的平均半径，F表示为目标血管内的血流流量。由此能够获得目标血管中各个位置的血管内压力。

根据本实用新型，能够提供一种能够更加准确获取血管内压力的基于血管图像的数据处理系统。

附图说明

现在将仅通过参考附图的例子进一步详细地解释本实用新型的实施例，其中：

图1是示出了本实用新型的实施方式所涉及的数据处理系统的结构框图。

图2是示出了本实用新型的实施方式所涉及的数据处理系统的结构示意图。

图3是示出了本实用新型的实施方式所涉及的导管的介入人体的示意图。

图4是示出了本实用新型的实施方式所涉及的数据处理系统应用在血管的截面图。

图5是示出了本实用新型的实施方式所涉及的血管三维结构获取示意图。

图6是示出了本实用新型的实施方式所涉及的血管整体图像获取示意图。

图7示出了本实用新型的实施方式所涉及的基于血管图像的数据处理方法的流程图。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施方式，进一步详细地说明本实用新型。在附图中，相同的部件或具有相同功能的部件采用相同的符号标记，省略对其的重复说明。

本实用新型提供了一种基于血管图像的数据处理系统及其数据处理方法。根据本实用新型，能够获得更加准确的血管内压力，进而能够基于血管内压力获得血流动力学指标，并能够利用血流动力学指标对血管的情况(例如，是否存在狭窄病变)进行评估。

本实用新型的实施方式所涉及的数据处理系统可以利用介入式导管技术(例如血管超声成像、光学干涉断层成像、超声和光学二合一导管等)在目标血管内进行血管信息采集，从而可以获得血管图像，然后基于血管图像进行数据处理获得血管内压力。其中，目标血管可以是医护人员选定测量的血管。

图1是示出了本实用新型的实施方式所涉及的数据处理系统10的结构框图。图2是示出了本实用新型的实施方式所涉及的数据处理系统10的结构示意图。

在一些示例中，如图1所示，数据处理系统10可以包括图像采集模块110、成像模块120、配准模块130和计算模块140。

在本实施方式所涉及的示例中，图像采集模块110可以为用于采集血管信息的采集装置。成像模块120、配准模块130和计算模块140可以配置在主机20中，从而利用主机20来进行处理(参见图2)。在一些示例中，主机20可以和图像采集模块110连接。例如，如图2所示，主机20可以和图像采集模块110中的回撤机构114(稍后描述)连接。

在本实施方式的示例所涉及的数据处理系统10中，如图2所示，图像采集模块110可以为用于采集血管信息的采集装置。

在一些示例中，图像采集模块110可以包括导管111、探头112、传动轴113和回撤机构114。图像采集模块110可以利用探头获取目标血管内的一段距离的图像信号。在一些示例中，成像模块120可以与图像采集模块110连接，可以接收来自图像采集模块110的图像信号，可以基于图像信号获得多张目标血管内的血管截面图像。在一些示例中，配准模块130可以基于血管造影图像对多张血管截面图像进行配准，可以获得血管整体图像。在一些示例中，计算模块140可以基于血管整体图像和预设曲线获得目标血管图像，可以根据流体力学原理算出目标血管图像中任一位置的血管内压力，即可以获得目标血管中任一位置的血管内压力。

在本实用新型中，可以通过图像采集模块110和成像模块120获得多张目标血管内的血管截面图像，然后配准模块130可以基于血管造影图像对多张血管截面图像进行配准获得血管整体图像，计算模块140可以基于血管整体图像和预设曲线获得目标血管图像，进而可以基于流体力学原理算出目标血管图像中的任一位置的血管内压力。由此能够获得更加准确的血管内压力。

在一些示例中，如上所述，如图1和图2所示，数据处理系统10可以包括图像采集模块110。图像采集模块110可以包括导管111、探头112、传动轴113和回撤机构114。但本实用新型的示例不限于此，图像采集模块110可以是其他的能够采集血管信息的采集装置。

在一些示例中，导管111可以具有靠近回撤机构114的近端侧111a和远离回撤机构114的远端侧111b。

图3是示出了本实用新型的实施方式所涉及的导管111的介入人体的示意图。图4是示出了本实用新型的实施方式所涉及的数据处理系统10应用在血管300的截面图。

在一些示例中，在数据处理系统10工作时，导管111、探头112和传动轴113可以设置在目标血管内(参见图3和图4)。例如，如图3所示，在介入治疗的过程中，医护人员可以首先从病人(或患者)身上的某个部位(例如桡动脉或股动脉处)穿刺，并沿着血管将导丝116推进到目标血管内的某一位置(例如，第一预设位置A)，然后使导管111沿着导丝116推进，使得导管111中的探头112置于目标血管内的该位置。由此能够使图像采集模块110测量获得包含该位置的血管信息(例如，图像信号)。

在一些示例中，如图2所示，导管111可以呈细长管状。导管111可以具有内腔1111。内腔1111的内径可以不小于探头112和传动轴113的外径。在这种情况下，可以将探头112和传动轴113设置在导管111的内腔1111中。

在一些示例中，导管111的横截面可以为圆形状。由此，可以最大程度的减少导管111与血管之间的摩擦，进而减小血管损伤的风险。

在一些示例中，导管111的制造材料可以具有良好的生物兼容性、可靠的挠性、良好的耐腐蚀和抗血栓性能。例如可以是聚合物或复合材料。在这种情况下，能够让导管111更加安全地置于血管内，减少其他不良症状的发生。在一些示例中，导管111可以采用能够透过超声信号和/或光信号(稍后描述)且影响较小的材料制造。例如，若探头112可以发射超声信号来采集血管信息，则导管111可以采用声阻抗和血液的声阻抗的材料制造；若探头112可以发射光信号来采集血管信息，则导管111可以采用光阻抗和血液的光阻抗的材料制造。

在一些示例中，如图2和图4所示，传动轴113可以与探头112连接，探头112可以随传动轴113移动(旋转或滑动)。在一些示例中，传动轴113和探头112可以设置在导管111中，并可以相对于导管111移动。

在一些示例中，如图2所示，传动轴113远离探头112的一端可以与回撤机构114(稍后描述)连接。在这种情况下，回撤机构114能够控制传动轴113回撤和旋转，探头112可以跟随传动轴113移动，由此能够获得目标血管内一段距离的血管信息(例如，图像信号)。

在一些示例中，传动轴113可以设置有与回撤机构114连接的接口1131。在一些示例中，与回撤机构114连接的接口1131可以采用机械式结构。例如，机械式结构接口可以是卡扣式、螺接式、承插连接式、沟槽连接式等。

在一些示例中，传动轴113可以具有内部腔体。在一些示例中，内部腔体中可以设置有用于传输探头112采集的血管信息的连接通路115。

在一些示例中，如上所述，图像采集模块110可以包括探头112(参见图2和图4)。在一些示例中，探头112可以用于采集目标血管的血管信息。

在一些示例中，血管信息可以是目标血管的图像数据的图像信号。在另一些示例中，血管信息也可以是包含目标血管的相关数据信息的信号，例如，可以是包含目标血管的一段距离中多个位置的横截面积的血管参数以及获取血管参数时对应的采集时间等的信号。

在一些示例中，探头112可以通过发射超声信号和和/或光信号来采集图像信号。由此能够利用超声信号和/或光信号来采集图像信号。但本实用新型的示例不限于此，在一些示例中，探头112可以通过其他方式来获取目标血管的血管信息。

在一些示例中，探头112可以包括第一探头。在一些示例中，第一探头可以通过发射超声信号来采集血管信息。具体而言，第一探头可以发射超声信号，超声信号透过导管111到达血管壁，并被血管壁反射，第一探头可以接收被反射的超声信号并将其转换为电信号(即超声图像信号)，电信号可以通过连接通路115传输给体外的装置。在一些示例中，第一探头获得的超声图像信号可以是包含目标血管的图像数据的图像信号。

在一些示例中，探头112可以包括第二探头。在一些示例中，第一探头可以通过发射光信号(例如近红外的光)来采集血管信息。具体而言，第二探头可以发射光信号，光信号透过导管111到达血管壁，并被血管壁反射，第二探头可以接收被反射的光信号(即光图像信号)并将其通过连接通路115传输给体外的装置。在一些示例中，第二探头获得的光图像信号可以是包含目标血管的图像数据的图像信号。

在一些示例中，探头112可以包括第一探头和第二探头。在这种情况下，探头112可以发射超声信号和/或光信号分别获得目标血管的一段距离的超声图像信号和光图像信号。在一些示例中，第一探头和第二探头可以位于同一个部件中。在另一些示例中，第二探头可以设置在第一探头中，第一探头可以设置有与第二探头匹配的窗口，第二探头可以从窗口处发射光信号来采集血管信息。

在一些示例中，探头112可以记录采集目标血管的对应位置的血管信息的采集时间。由此便于后续对血管信息中包括的数据(例如，血管参数或图像数据)进行配准。

在一些示例中，探头112采集的血管信息可以通过连接通路115传输给体外的装置(例如回撤机构114或成像模块120)。在一些示例中，连接通路115可以包括连接导线和/或光纤。具体而言，探头112通过超声信号采集的血管信息可以通过连接导线传输给体外的装置，探头112通过光信号采集的血管信息可以通过光纤传输给体外的装置。由此能够将探头112采集的血管信息通过匹配的传输介质传输给体外的装置。

在一些示例中，连接通路115可以沿着传动轴113布置。在一些示例中，连接通路115可以布置在传动轴113的内部腔体中。但本实用新型的示例不限于此，连接通路115也可以沿着传动轴113的长度方向布置在外壁上。

在一些示例中，如上所述，图像采集模块110可以包括回撤机构114(参见图2)。在一些示例中，回撤机构114可以设置在体外。

在一些示例中，回撤机构114可以和传动轴113连接。具体而言，回撤机构114可以具有与传动轴113的接口1131相匹配的端口。回撤机构114可以通过端口和传动轴113连接。在这种情况下，回撤机构114可以控制传动轴相对于目标血管移动。

在一些示例中，回撤机构114可以设置有信号接收模块(未图示)。在一些示例中，信号接收模块可以与连接通路115连接。信号接收模块可以接收包含血管信息的信号。

在一些示例中，信号接收模块可以对接收的信号进行预处理并传输给成像模块120，例如可以对接收的电信号进行去噪处理，或将接收的光图像信号转换为第二电信号。在另一些示例中，信号接收模块可以将接收的信号传输给成像模块120。

在一些示例中，在数据处理系统10工作时，图像采集模块110可以采集目标血管内的一段距离的血管信息。具体而言，如图4所示，目标血管可以是血管300。在血管300中可以设置有第一预设位置A和第二预设位置B。在数据处理系统10工作时，可以将探头112设置在第一预设位置A处，通过回撤机构114控制传动轴113相对于血管300回撤和旋转，可以使探头112回撤并停止在第二预设位置B。在这种情况下，能够使图像采集模块110采集目标血管中一段距离(例如，第一预设位置A至第二预设位置B)的血管信息。在一些示例中，第一预设位置A和第二预设位置B可以为目标血管的任一位置。其中，第二预设位置B相比于第一预设位置A可以更靠近于血流流入目标血管的端口。

在一些示例中，导管111的远端侧111b可以设置有显影环，或者探头112上或靠近探头112的传动轴113上可以设置有显影环。在这种情况下，能够利用X光机造影确定导管111或探头112在血管中的位置。

在一些示例中，数据处理系统10可以包括控制模块(未图示)。在一些示例中，控制模块可以与回撤机构114连接。在一些示例中，控制模块可以用于调节回撤机构114以控制传动轴113的回撤速度和旋转速度。例如控制模块可以减小传动轴113的回撤速度，由此能够获得更加详细的血管信息。

在一些示例中，若探头112通过发射超声信号来采集图像信号，控制模块可以控制探头112发射的超声信号的频率。在一些示例中，若探头112通过发射光信号来采集图像信号，控制模块可以控制探头112发射的光信号的频率。

在一些示例中，控制模块可以设置在主机20中。如上所述，控制模块可以与回撤机构114连接。在这种情况下，主机20可以和回撤机构114连接。

在一些示例中，如上所述，数据处理系统10可以包括成像模块120(参见图1)。

在一些示例中，成像模块120可以与图像采集模块110连接。例如，成像模块120可以与回撤机构114进行连接。

在一些示例中，成像模块120可以接收来自图像采集模块110的血管信息，成像模块120可以对获得的血管信息进行处理。

在一些示例中，若血管信息为包含图像数据的图像信号，成像模块120可以基于血管信息获得多张目标血管内的血管截面图像(参见图6(a)和图6(b))。也即，成像模块120可以接收来自图像采集模块110的图像信号，并基于图像信号获得多张目标血管内的血管截面图像。

在一些示例中，成像模块120可以获取各个血管截面图像的横截面积大小和采集时间等信息。在一些示例中，配准模块130可以利用血管造影图像与各个血管截面图像的采集时间对多张血管截面图像进行配准(稍后具体描述)。由此能够对多张血管截面图像进行配准。

在一些示例中，血管截面图像可以是沿血管宽度方向(或径向方向)的横截面图像。在一些示例中，血管截面图像可以是位于宽度方向(或径向方向)与长度方向(或轴向方向)之间的斜截面图像。在一些示例中，血管截面图像中血管截面的截面方向与长度方向之间的角度可以通过调节传动轴113的回撤速度或探头112发射超声信号、光信号的频率来调整。在本实施方式所涉及的示例中，可以通过减小传动轴113的回撤速度，从而使获得的血管截面图像为横截面图像。

但本实用新型的示例不限于此，在一些示例中，成像模块120可以利用血管信息获得目标血管的血管参数，例如，可以获得测量的目标血管的各个位置的血管横截面积等信息。在一些示例中，成像模块120也可以获得各个血管参数对应的采集时间等信息。由此能够便于后续获得分别与各个血管参数对应的目标血管的位置。

在一些示例中，若探头112同时发射超声信号和光信号获得超声图像信号和光图像信号，则成像模块120可以基于超声图像信号生成多张目标血管内的超声图像，成像模块120可以基于光图像信号生成多张目标血管内的OCT图像。

在一些示例中，成像模块120可以将超声图像与对应的OCT图像进行合成，从而获得多张血管截面图像(未图示)。具体而言，成像模块120可以将各个OCT图像依次作为基准图像，然后将与基准图像同一时间采集的超声图像和基准图像进行合成，例如，将超声图像中的有效信息添加入基准图像。由此能够获得更加有效的、准确的血管截面图像。

一般来说，与超声信号成像相比，光信号成像可以具有更高的分辨率，即光信号可以辨识更细微的血管内结构特征；而超声图像在目标血管的宽度方向(径向方向)上可以具有更深的成像深度，超声信号成像在宽度方向(径向方向)上可以具有更多的有效信息。例如，有效信息可以是目标血管的侧支信息等。在这种情况下，通过将超声图像中包含的有效信息添加入OCT图像，能够获得更加有效的血管截面图像。

但本实用新型的示例不限于此，在另一些示例中，若探头112同时发射超声信号和光信号获得超声图像信号和光图像信号，则成像模块120或图像采集模块110可以将采集的超声图像信号和光图像信号进行融合获得融合信号，成像模块120可以根据融合信号获得多张血管截面图像。

图5是示出了本实用新型的实施方式所涉及的血管三维结构获取示意图。图6是示出了本实用新型的实施方式所涉及的血管整体图像获取示意图。其中，图5(a)和图5(b)可以分别为不同角度的图4中血管300的血管造影图像，图5(c)为基于图5(a)和图5(b)获得的图4中血管300的血管三维结构示意图。图6(a)和图6(b)分别为血管300中两个不同位置的血管截面图像，图6(c)为基于多张血管截面图像获得血管300的血管整体图像。

在一些示例中，如上所述，数据处理系统10可以包括配准模块130(参见图1)。在一些示例中，配准模块130可以基于血管造影图像对多张血管截面图像进行配准，可以获得血管整体图像(参见图6(c)，稍后具体描述)。

在一些示例中，血管整体图像可以是目标血管中探头112开始回撤时的位置至回撤停止时探头112所在位置的血管图像。例如，如图6(c)所示，血管整体图像可以是血管300中第一预设位置A至第二预设位置B的血管图像。

在一些示例中，若成像模块120获得多张目标血管的血管截面图像，配准模块130可以基于目标血管的血管造影图像和各个血管截面图像的采集时间对多张血管截面图像进行配准从而获得目标血管的血管整体图像。

在一些示例中，通过血管整体图像可以获得各个位置对应的血管截面图像。例如，如图6所示，图6(c)中的C处的血管截面图像可以对应图6(a)，图6(c)中的D处的血管截面图像可以对应图6(b)。

在一些示例中，可以对患者进行造影剂造影，利用X光机获得两张不同角度的目标血管的血管造影图像(参见图5(a)和图5(b))，配准模块130可以利用两张血管造影图像对目标血管进行三维建模获得目标血管的三维结构(参见图5(c))，配准模块130可以在三维结构中确定探头112回撤的起点位置(例如5(c)中对应的第一预设位置A)以及回撤方向L，配准模块130可以获得回撤机构113的回撤速度，并可以获得各个血管截面图像的采集时间。在这种情况下，可以获得各个血管截面图像在三维结构中的对应位置，由此能够获得血管整体图像。

在另一些示例中，在数据处理系统10工作时，可以利用X光机获取传动轴113和探头112在目标血管中的初始路径，然后再对患者进行造影剂造影，并调整X光机的角度获得目标血管的血管造影图像，配准模块130可以通过基于传动轴113和探头112在目标血管中的初始路径与血管造影图像进行三维建模获得目标血管的三维结构。配准模块130可以利用传动轴113和探头112在目标血管中的初始路径对多张血管截面图像与三维结构进行匹配。在这种情况下，可以获得各个血管截面图像在三维结构中的对应位置，由此能够对三维结构进行调整获得血管整体图像。

在一些示例中，血管整体图像可以是利用三维结构和多张血管截面图像获得的三维采集图像。例如，配准模块130可以基于多张血管截面图像中包含的血管参数(例如横截面积等)对目标血管的三维结构进行调整，从而获得血管整体图像。也即血管整体图像可以是包括目标血管的一段距离的各个位置的血管参数的三维图像。

在一些示例中，血管整体图像也可以是包括血管造影图像和与血管造影图像匹配的血管截面图像的离散图像。具体而言，可以对患者进行造影剂造影，利用X光机获得目标血管的血管造影图像，配准模块130可以获得目标血管的血管造影图像，并可以确定在数据处理系统10工作时探头112回撤的起点位置(或“起始位置”)在血管造影图像中的对应位置以及探头112的回撤方向，然后配准模块130可以通过获得回撤机构114的回撤速度以及各个血管截面图像的采集时间，从而可以确定各个血管截面图像对应在血管造影图像中的位置，可以将血管造影图像与各个血管截面图像匹配。由此能够获得包括血管造影图像和与血管造影图像匹配的血管截面图像的血管整体图像。在另一些示例中，血管整体图像也可以是基于血管造影图像和多个血管参数获得的目标造影图像。具体而言，配准模块130可以获得目标血管的血管造影图像，然后可以确定各个血管参数在血管造影图像匹配中的位置，从而将各个血管参数与血管造影图像匹配。由此能够获得血管整体图像。

但本实用新型的示例不限于此，在一些示例中，配准模块130可以对成像模块120获得的多个血管参数或多张血管截面图像与血管造影图像进行匹配，可以获得血管整体信息。血管整体信息可以包含目标血管的一段距离中的多个血管参数以及与各个血管参数对应的血管位置等信息，例如血管整体信息可以包含目标血管的一段距离中各个位置对应的横截面积等信息。在一些示例中，配准模块130可以利用血管造影图像以及多个血管参数或多张血管截面图像的采集时间对多个血管参数或多张血管截面图像与血管造影图像进行匹配，从而获得血管整体信息。具体匹配过程可以类比上述血管整体图像的获取过程。

在一些示例中，数据处理系统10可以包括分析模块(未图示)。在一些示例中，分析模块可以设置在主机20中。

在一些示例中，探头112可以通过发射光信号来采集图像信号，探头112可以发射具有第一频率的光信号并接收经血管壁反射的具有第二频率的光信号。分析模块可以通过布里渊散射原理分析第一频率和第二频率以获得目标血管对应位置的生物力学信息。

具体而言，分析模块可以基于成像模块120接收的图像信号获得第一频率、第二频率以及获得第二频率对应的时间信息。分析模块可以通过布里渊散射原理分析第一频率和第二频率以获得生物力学信息，例如血管的硬度等信息。分析模块可以通过对应的时间信息和配准模块130的血管整体信息或血管整体图像确定该生物力学信息在目标血管中的对应位置，从而可以确定该对应位置的血管状态，例如通过生物力学信息判断该对应位置是否存在斑块等状态。在这种情况下，能够获得目标血管的生物力学信息，由此能够对目标血管进行评估，能够对目标血管的潜在病变进行识别，能够对目标血管的潜在病变进行识别。

在一些示例中，如上所述，数据处理系统10可以包括计算模块140(参见图1)。在一些示例中，计算模块140可以基于血管整体图像或血管整体信息和预设曲线获得目标血管图像，并根据流体力学原理算出目标血管图像中任一位置的血管内压力，即可以获得目标血管中任一位置的血管内压力。

在一些示例中，预设曲线可以是目标血管的横截面积随心动周期变化的曲线。其中，心动周期可以包括心脏收缩的收缩期和心脏舒张的舒张期。

在另一些示例中，预设曲线也可以是目标血管在心动周期的各个时期的横截面积与目标血管处于舒张期末期的横截面积的比例随心动周期变化的曲线。

在一些示例中，预设曲线可以基于测量经验获取并预先设置在计算模块140中。在一些示例中，可以通过对多个病人和正常人员对应的同一条血管(例如，目标血管)在心动周期的各个时期的横截面积进行统计和分析，可以获得在各个时期的横截面积与处于舒张期末期的横截面积的通用比例(简称“比例”)，从而可以获得该血管的横截面积随心动周期变化的曲线，或者可以获得该血管在各个时期的横截面积与处于舒张期末期的横截面积的比例随心动周期变化的曲线。在这种情况下，能够获得预设曲线，且预设曲线可以反映对应的目标血管的横截面积的变化情况。在一些示例，预设曲线可以在限定一个或多个因素的情况下获得的，例如，可以获得不同年龄段的人各自对应的预设曲线，或者可以获得不同性别的人各自对应的预设曲线。

在一些示例中，如上所述，计算模块140可以基于血管整体图像或血管整体信息与预设曲线获得目标血管图像。在一些示例中，目标血管图像可以是目标血管处于心动周期中的舒张期末期沿着血管长度方向的一段距离的血管三维图像。

在一些示例中，计算模块140可以从血管整体图像或血管整体信息中选取任一位置作为目标位置，可以获取目标血管在目标位置处对应的第一横截面积以及对应的目标时期。在一些示例中，目标血管在目标位置处对应的目标时期可以指采集目标位置处的血管信息时，目标位置所处的心动周期中的某一时期。

在一些示例中，计算模块140可以根据图像采集模块110在采集目标位置处的血管信息所对应的采集时间以及心电图确认血管整体图像或血管整体信息中在目标位置处的目标时期。具体而言，在图像采集模块110采集血管信息时，可以利用心电记录仪同时测量患者的心电图，计算模块140可以获取心电图和在采集目标位置处的血管信息所对应的采集时间。在这种情况下，可以确定该采集时间在心电图中对应的心动周期中的某一时期，由此能够确认血管整体图像或血管整体信息中在目标位置处的目标时期。

在一些示例中，计算模块140可以基于目标位置对应的目标时期和预设曲线获得目标血管处于目标时期时的横截面积与目标血管处于舒张期末期的横截面积的目标比例，从而可以基于目标比例和第一横截面积获得目标血管在目标位置处当位于舒张期末期时的目标横截面积。由此能够获得舒张期末期时目标血管在目标位置处的目标横截面积，能够便于后续获得目标血管图像。

在一些示例中，计算模块140可以基于血管整体图像或血管整体信息和预设曲线依次获得血管整体图像中各个位置对应的目标横截面积。在一些示例中，计算模块140可以利用各个位置对应的目标横截面积来调整血管整体图像获得目标血管图像。由此能够获得目标血管图像。

在一些示例中，计算模块140可以基于流体力学原理算出目标血管图像中任一位置对应的血管内压力。

具体而言，计算模块140可以通过压力初始值和预设公式获取目标血管图像中任一位置的血管内压力。在一些示例中，压力初始值可以为目标血管的一段距离中的预设位置位于舒张期末期时的压力值。例如，预设位置可以为血流流入目标血管的端口处。在一些示例中，预设公式可以满足：

其中，ΔP表示为目标血管中两位置的血管内压力的压力差，μ表示为动态粘性系数，l表示为该两位置之间的血管长度，r表示为两位置之间的血管横截面的平均半径，F表示为目标血管内的血流流量。由此能够获得目标血管中任一位置的血管内压力。

但本实用新型的示例不限于此，在一些示例中，计算模块140也可以基于血管整体图像或血管整体信息包含的各个位置对应的血管参数以及预设曲线依次获得各个位置对应的预定目标横截面积(可以类比上述的目标横截面积)，计算模块140可以基于流动力学原理和各个位置对应的预定目标横截面积获得目标血管在一段距离内的各个位置的血管内压力。

一般而言，现有技术中对血管病变的诊断和治疗需要在患者体内进行多次介入操作。例如，通常利用压力导丝测量血管内压力，从而获得血流储备分数或无波形期压力比率来进行功能学判断，若功能学判断结果为阳性时，则需使用腔内影像学工具(血管超声成像或光学干涉断层成像等)对具有血管病变的部分进行成像，从而确定血管病变的具体情况，进而在术前指导制定治疗策略、在术中指导治疗和在术后评估治疗效果。在这种情况下，血管病变的诊断和治疗需要多次介入导管，且各介入诊断操作的结果也难以实现有效的整合。与此不同，在本实施方式所涉及的示例中，计算模块140可以基于目标血管图像中的血管内压力来算出目标血管内的预定位置的血流动力学指标。由此能够获得血流动力学指标。例如，计算模块140可以基于目标血管图像中的血管内压力来算出目标血管内两位置之间的压力比值，该压力比值可以作为目标血管在这两位置之间的血管部分对应的无波形压力比率。在这种情况下，计算模块140或医护人员可以基于获得的压力比值和预设阈值进行比较，由此能够对目标血管在这两位置之间对应的血管情况进行评估，例如，如图4所示，可以获得血管300中两位置之间(第一预设位置A至第二预设位置B)的血管部分对应的无波形压力比率，可以对该部分进行功能学判断，若功能学判断结果为阳性时，则可以判断血管300的两位置之间存在血管病变(例如，狭窄病变301)，进而可以获取血管病变部分对应的血管截面图像。在这种情况下，能够有利于医护人员确认血管病变的具体情况，从而能够便于后续治疗。

在一些示例中，预设阈值可以通过对未患病人员的血管内的压力进行采集和处理来获得。在一些示例中，预设阈值可以根据以往的经验得出，由医护人员自行设定。

以下，结合图7详细描述本实施方式的示例所涉及的基于血管图像的数据处理方法。图7示出了本实用新型的实施方式所涉及的基于血管图像的数据处理方法的流程图。

本实施方式的示例所涉及的数据处理方法可以包括：获取目标血管的血管造影图像和目标血管的一段距离的多张血管截面图像(步骤S10)；基于血管造影图像对多张血管截面图像进行配准以获得血管整体图像(步骤S20)；基于血管整体图像选取任一位置作为目标位置并获取目标血管在目标位置处的第一横截面积以及对应的目标时期，基于预设曲线获取目标血管处于目标时期的血管横截面积与处于舒张期末期的血管横截面积的目标比例，基于目标比例和第一横截面积获取目标血管在目标位置处且位于舒张期末期时的目标横截面积，从而获取目标血管中各个位置对应的目标横截面积，进而利用各个位置对应的目标横截面积来调整血管整体图像获得目标血管图像(步骤S30)；根据流体力学原理算出目标血管图像中的任一位置的血管内压力(步骤S40)。

在本实施方式所涉及的数据处理方法中，可以通过获取目标血管的造影图像以及一段距离的多张血管截面图像来获得血管整体图像，可以根据血管整体图像和预设曲线来获得目标血管图像，可以根据流体力学原理算出目标血管图像各个位置的血管内压力。

在本实施方式中，数据处理方法中的目标血管、血管截面图像、血管造影图像、血管整体图像、目标横截面积、目标血管图像和血管内压力的获取和处理可以参照上述的目标血管、血管截面图像、血管造影图像、血管整体图像、预设曲线、目标横截面积、目标血管图像和血管内压力。

在步骤S10中，如上所述，可以获取目标血管的血管造影图像和目标血管的一段距离的多张血管截面图像。

在一些示例中，可以利用介入式导管技术来获得目标血管的一段距离的多张血管截面图像。例如，可以利用血管超声成像(即IVUS成像)和/或光学干涉断层成像(即OCT成像)获取目标血管的多张血管截面图像。具体可以参见上述图像采集模块110和成像模块120。

在一些示例中，可以利用X光机和造影剂获得目标血管的血管造影图像。

在步骤S20中，如上所述，可以基于血管造影图像对多张血管截面图像进行配准以获得血管整体图像。例如，可以对患者进行造影剂造影，利用X光机获得两张不同角度的目标血管的血管造影图像，可以利用两张血管造影图像对目标血管进行三维建模获得目标血管的三维结构，可以在三维结构中确定探头112回撤的起点位置(例如第一预设位置A)以及回撤方向，可以获得回撤机构113的回撤速度，并可以获得各个血管截面图像的采集时间。在这种情况下，可以获得各个血管截面图像在三维结构中的对应位置，由此能够获得血管整体图像。具体过程可以参见上述配准模块130。

在步骤S30中，如上所述，可以基于血管整体图像选取任一位置作为目标位置并获取目标血管在目标位置处的第一横截面积以及对应的目标时期，可以基于预设曲线获取目标血管处于目标时期的血管横截面积与处于舒张期末期的血管横截面积的目标比例，可以基于目标比例和第一横截面积获取目标血管在目标位置处且位于舒张期末期时的目标横截面积，从而可以获取目标血管中各个位置对应的目标横截面积，进而可以利用各个位置对应的目标横截面积来调整血管整体图像获得目标血管图像。具体过程可以参见上述计算模块140。

在一些示例中，预设曲线可以是目标血管的横截面积随心动周期变化的曲线。在另一些示例中，预设曲线也可以是目标血管在心动周期的各个时期的横截面积与目标血管处于舒张期末期的横截面积的比例随心动周期变化的曲线。

在一些示例中，目标血管图像可以是目标血管处于心动周期中的舒张期末期沿着血管长度方向的一段距离的血管三维图像。

在步骤S40中，如上所述，可以根据流体力学原理算出目标血管图像中的任一位置的血管内压力。具体过程可以参见上述计算模块140。

在一些示例中，可以通过压力初始值和预设公式获取目标血管图像中任一位置的血管内压力。在一些示例中，压力初始值可以为目标血管的一段距离中的预设位置位于舒张期末期时的压力值。例如，预设位置可以为血流流入目标血管的端口处。在一些示例中，目标血管可以是冠状动脉。预设位置可以为血流从主动脉流入冠状动脉的主动脉端口。由此能够确定预设位置，能够便于后续获得血管内压力。在一些示例中，预设公式可以满足：

其中，ΔP表示为目标血管中两位置的血管内压力的压力差，μ表示为动态粘性系数，l表示为该两位置之间的血管长度，r表示为两位置之间的血管横截面的平均半径，F表示为目标血管内的血流流量。由此能够获得目标血管中任一位置的血管内压力。

在一些示例中，数据处理方法可以包括基于所述目标血管图像中的血管内压力来算出所述目标血管内的预定位置的血流动力学指标。由此能够获得血流动力学指标。例如，可以基于目标血管图像中的血管内压力来算出目标血管内两位置之间的压力比值，该压力比值可以作为目标血管在这两位置之间的血管部分对应的无波形压力比率。在这种情况下，医护人员可以基于获得的压力比值和预设阈值进行比较，由此能够对目标血管在这两位置之间对应的血管情况(例如，是否存在狭窄病变)进行评估。

在一些示例中，预设阈值可以通过对未患病人员的血管内的压力进行采集和处理来获得。在一些示例中，预设阈值可以根据以往的经验得出，由医护人员自行设定。

虽然以上结合附图和实施例对本实用新型进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本实用新型。本领域技术人员在不偏离本实用新型的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本实用新型进行变形和变化，这些变形和变化均落入本实用新型的范围内。

Claims (10)

1.一种基于血管图像的数据处理系统，其特征在于，

包括：

图像采集模块，其包括设置在目标血管内的导管、探头和传动轴以及设置在体外的回撤机构，所述探头与所述传动轴连接并随所述传动轴移动，所述探头与所述传动轴设置在所述导管内部，所述回撤机构与所述传动轴连接并控制所述传动轴相对于所述导管移动，所述图像采集模块利用所述探头获取所述目标血管的一段距离的图像信号；

成像模块，其与所述图像采集模块连接，接收来自所述图像采集模块的所述图像信号，并基于所述图像信号获取多张目标血管内的血管截面图像；

配准模块，其基于所述目标血管的血管造影图像对所述多张血管截面图像进行配准以获得血管整体图像；

计算模块，其基于所述血管整体图像和预设曲线获得所述目标血管的目标血管图像，并根据流体力学原理算出所述目标血管图像中的任一位置的血管内压力，其中，所述预设曲线为所述目标血管的横截面积随心动周期变化的曲线，所述目标血管图像为所述目标血管处于心动周期中的舒张期末期沿着血管长度方向的所述一段距离的血管三维图像。

2.根据权利要求1所述的数据处理系统，其特征在于：

所述探头通过发射超声信号和/或光信号来采集图像信号。

3.根据权利要求2所述的数据处理系统，其特征在于：

所述探头通过超声信号采集的图像信号通过连接导线传输给所述成像模块，所述探头通过光信号采集的图像信号通过光纤传输给所述成像模块，所述连接导线和所述光纤沿着所述传动轴布置。

4.根据权利要求2所述的数据处理系统，其特征在于：

所述探头同时发射超声信号和光信号获得所述目标血管的一段距离的超声图像信号和光图像信号，所述成像模块基于所述超声图像信号生成所述目标血管内的超声图像，基于所述光图像信号生成OCT图像，并将所述超声图像与所述OCT图像进行合成以获得多张所述血管截面图像。

5.根据权利要求1所述的数据处理系统，其特征在于：

所述计算模块基于所述目标血管图像中的血管内压力来算出所述目标血管内的预定位置的血流动力学指标。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的数据处理系统，其特征在于：

所述探头发射第一频率的光信号并接收经所述目标血管的血管壁反射的第二频率的光信号，

所述数据处理系统还包括分析模块，所述分析模块通过布里渊散射原理分析所述第一频率和所述第二频率以获得所述目标血管对应位置的生物力学信息。

7.根据权利要求1所述的数据处理系统，其特征在于：

所述成像模块获取各个血管截面图像的横截面积大小和采集时间，所述配准模块基于所述血管截面图像的采集时间与所述血管造影图像进行配准。

8.根据权利要求1所述的数据处理系统，其特征在于：

所述计算模块从所述血管整体图像中选取任一位置作为目标位置并获取所述目标血管在所述目标位置处的第一横截面积以及对应的目标时期，所述计算模块基于所述预设曲线获取所述目标血管处于所述目标时期的血管横截面积与处于所述舒张期末期的血管横截面积的目标比例，所述计算模块基于所述目标比例和所述第一横截面积获得所述目标血管在所述目标位置处当位于舒张期末期时的目标横截面积。

9.根据权利要求8所述的数据处理系统，其特征在于：

所述计算模块基于所述血管整体图像和所述预设曲线获得所述目标血管中各个位置对应的目标横截面积，从而利用所述各个位置对应的目标横截面积来调整所述血管整体图像获得所述目标血管图像。

10.根据权利要求1所述的数据处理系统，其特征在于：

所述计算模块根据流体力学原理算出所述血管内压力的步骤具体包括：所述计算模块通过压力初始值和预设公式获取所述目标血管图像中任一位置的血管内压力，所述压力初始值为所述目标血管的所述一段距离中的预设位置位于舒张期末期时的压力值，所述预设公式满足：

其中，ΔP表示为目标血管中两位置的血管内压力的压力差，μ表示为动态粘性系数，l表示为该两位置之间的血管长度，r表示为两位置之间的血管横截面的平均半径，F表示为目标血管内的血流流量。

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