CN108778107B - 用于脉管表征的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于表征脉管和用于脉管建模的装置(2)、系统(1)和方法(100)。所述脉管的截面面积(A1)是根据从所述脉管内由器械(3)获得的压力测量结果(p1、p2)而导出的。当基于沿着所述脉管的压力测量结果(p1、p2、p3)导出针对多个参考位置(r1、r2)的多个截面面积(A1、A2)时，能够绘制所述脉管的表示(20、30)，而不需要任何成像模态。此外，能够对脉动的血流对脉管壁的弹性的影响进行可视化，支持对沿着所述脉管的狭窄或动脉瘤形成的评估。

Description

用于脉管表征的装置
技术领域
本发明涉及用于表征脉管和用于脉管建模的装置、系统和方法。
背景技术
用于识别血管中的狭窄区域的典型技术是使用血管造影术，而狭窄的功能影响是利用血流储备分数(FFR)技术来量化的。FFR是根据是利用被定位在线的顶端处的传感器测得的狭窄的远端与近端处的压力的比率来计算的。FFR值是狭窄的严重度的量度，并且其能够确立所述狭窄是否将脉管内的血流限制到需要处置的程度。常见的处置选项包括血管成形术、支架置入术或旁路术。
血管造影术是一种与不透辐射的对比剂相结合的荧光透视成像技术，其能够被用于对患者的脉管系统进行可视化。由于该技术的性质，仅对比剂的流动能够利用荧光透视来成像，因此，管腔的截面形状仍然是未知的，因为脉管壁和周围组织未被成像。该技术的弱点在于：即使通过使用多个投影，也仅能够粗略地估计狭窄的截面形状。此外，狭窄区域的这样的视觉评估可能受到与图像中的狭窄相叠加的其他脉管以及图像伪影和噪声的阻碍。
US 2015/0119705 A1描述了一种用于基于在第二器械从第一位置到第二位置纵向地移动通过脉管并且第一器械在所述脉管内保持静止的同时从位于患者的脉管内的所述第一器械和所述第二器械获得生理测量结果以评估患者的脉管的方法。所述生理测量结果基于局部血压测量结果，并且诸如FFR的导出值被呈现在脉管的血管造影图像上。输出图像是根据沿着脉管的压力变化而着色的脉管的可视化，或者通过使用表示FFR值的热图对脉管的可视化。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于简化对脉管的表征的装置。根据本发明，该目的是通过一种用于表征生物的脉管的装置来实现的，所述装置被配置为：
从脉管内的器械接收第一测量位置处的第一压力测量信号和第二测量位置处的第二压力测量信号；
基于所述第一压力测量信号和所述第二压力测量信号来导出针对脉管的第一参考位置的第一截面面积。
所述装置被配置为基于脉管内的两个不同位置处的两个压力测量结果来导出脉管的截面面积，而不需要使用来自诸如与不透辐射的对比剂相结合的荧光透视检查的成像技术的信息。
在实施例中，所述装置还被配置为：从脉管内的器械接收第三测量位置处的第三压力测量信号，并且基于所述第一压力测量信号和所述第二压力测量信号中的一个以及所述第三压力测量信号来导出针对脉管的第二参考位置的第二截面面积。在沿着脉管的多个参考位置处导出多个截面面积的益处在于：能够基于各自参考位置处的截面直径的变化来评估脉管的状况。以这样的方式，能够在不使用成像技术的情况下检测脉管的潜在变窄或变宽。
在实施例中，所述装置还被配置为基于所述第一截面面积和所述第二截面面积以及所述第一参考位置和所述第二参考位置来绘制脉管的表示。基于两个参考位置之间的距离以及各自位置处的截面面积的图形表示通过允许对脉管的状况的快速可视解读而改善了对脉管的表征。
在另外的实施例中，所述第一压力测量信号、所述第二压力测量信号和所述第三压力测量信号是脉管内的脉动的血流的时间测量信号；所述第一截面面积和所述第二截面面积是针对脉动的血流的后续阶段而导出的；并且脉管的表示包括与脉动的血流的后续阶段相对应的脉管的表示的序列。所述脉动的血流是由心脏心跳周期引起的。依赖于所述脉动的血流的阶段的脉管的图形表示允许对脉管的潜在状况的经改善的评估，其中，脉管区段的弹性受血压的大小的影响。这样的状况可能是脉管的不对称变窄、动脉瘤的形成等。
在实施例中，所述装置还被配置为：从成像单元接收所述脉管的形态学信息；绘制复合表示，所述复合表示包括：基于所述形态学信息的所述脉管的形态学表示，以及基于所述第一截面面积和所述第二截面面积以及所述第一参考位置和所述第二参考位置的所述脉管的表示。基于从所述成像单元接收到的形态学信息的表示丰富了能用于评估所述脉管的状况的信息，为医师提供了关于患者的身体内的脉管的取向的额外信息。
在另外的实施例中，所述装置被配置为基于由跟踪单元提供的关于器械的至少一个标记部件的位置的信息来确认所述第一测量位置和所述第二测量位置。可以通过从电磁跟踪到光学形状感测的各种技术来实现跟踪所述器械的部件的位置。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于表征生物的脉管的系统，所述系统包括根据本发明的装置以及被配置为提供脉管内的第一测量位置处的第一压力测量信号和第二测量位置处的第二压力测量信号的器械。在实施例中，所述器械被配置为提供第三测量位置处的第三压力测量信号。在实施例中，所述器械包括第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，其分别用于提供所述第一测量位置处、所述第二测量位置处和所述第三测量位置处的所述第一压力测量信号、所述第二压力测量信号和所述第三压力测量信号。在备选实施例中，所述器械包括单个压力测量传感器，并且所述器械被配置为通过沿着脉管的压力传感器的位置的后续变化来提供所述第一压力测量信号、所述第二压力测量信号和所述第三压力测量信号。脉管内的所述压力传感器的位置的后续变化可以通过推进或取回(拉回)血管内的所述器械或者所述器械的包括压力传感器的部分而发生。被集成到器械中的单个压力传感器的优点是更简单的结构，而将多个传感器集成到器械中的优点在于，在脉管的表征的过程期间，不需要改变器械的位置。
在实施例中，所述系统还被配置为：从成像单元接收脉管的形态学信息；绘制复合表示，所述复合表示包括：基于所述形态学信息的脉管的形态学表示，以及基于所述第一截面面积和所述第二截面面积以及所述第一参考位置和所述第二参考位置的脉管的表示。基于压力测量结果的脉管的表示与基于形态学信息的表示的组合丰富了用于评估脉管状况的可能性。两个表示的叠加可以基于医师对来自两个表示的脉管的特定特征(变窄、变宽、弯曲等)的视觉解读，并且其可以使得能够由医师通过将拖放技术应用于所述表示中的一个表示来实现。备选地，所述叠加可以基于计算机视觉算法的自动配准。一旦两个表示被配准，则测量位置在形态表示内也是已知的。这将取代对设备跟踪的需要，而血管内压力数据能够被显示在形态学表示内的正确位置处。
在另外的实施例中，所述系统包括成像单元，其中，所述系统还被配置为：基于由所述成像单元对所述器械的至少一个标记部件的检测来确认所述第一测量位置和所述第二测量位置；并且将所述第一测量位置和所述第二测量位置与脉管的形态表示进行配准。所述成像单元可以是放射成像单元、磁共振成像单元或超声成像单元。对所述器械或所述器械的部分的检测可以通过被集成到器械中的特定标记或者通过使用器械的组成中的各种材料的组合来实现，这些材料能由各自的成像模态来区分。一旦测量位置与形态学表示相配准，基于压力测量的脉管的表示就能够考虑脉管的弯曲。
在本发明的又一方面中，提出了一种表征生物的脉管的方法，所述方法包括：
从脉管内的器械接收第一测量位置处的第一压力测量信号以及第二测量位置处的第二压力测量信号；并且
基于所述第一压力测量信号和所述第二压力测量信号来导出针对脉管的第一参考位置的第一截面面积。
所述脉管的截面面积能够基于脉管内的两个不同位置处的两个压力测量结果来导出，这简化了流程，因为对于确定脉管的截面面积而言，放射成像单元，诸如用于与不透辐射的对比剂相结合的荧光透视成像，是不必要的。
在另外的实施例中，所述方法包括：
从脉管内的器械接收第三测量位置处的第三压力测量信号；
基于所述第一压力测量信号和所述第二压力测量信号中的一个以及所述第三压力测量信号来导出针对脉管的第二参考位置的第二截面面积；
基于所述第一截面面积和所述第二截面面积以及所述第一参考位置和所述第二参考位置来绘制脉管的表示。
通过导出在沿着脉管的多个参考位置处的多个截面面积，能够基于各自参考位置处的截面面积的变化来评估脉管的状况。当评估沿着脉管存在狭窄和/或动脉瘤时，在各自参考位置处具有截面面积的脉管的表示是针对医师的重要视觉支持。
本发明的额外方面和优点将根据下文的详细描述变得更加明显，其可以参考并结合附图而被最好地理解。
附图说明
在附图中：
图1示意性和示范性示出了根据本发明的用于表征生物的脉管的系统的实施例。
图2示意性和示范性示出了用于脉管内的压力测量的器械的实施例。
图3示范性示出了沿着脉管区段的压力测量结果的表示。
图4示范性示出了基于沿着脉管区段的压力测量结果而确认的脉管的截面面积的表示。
图5示出了基于沿着脉管区段的截面面积的脉管模型的三维表示。
图6示出了三维脉管模型的二维投影。
图7示出了通过考虑位置跟踪的器械的形状的脉管模型的三维表示。
图8示出了通过考虑位置跟踪的器械的形状的三维脉管模型的二维投影。
图9示范性示出了脉动的血压测量。
图10示意性和示范性示出了通过血管造影而获得的分支脉管的形态。
图11示意性和示范性示出了通过在器械的回拉期间使用压力测量而生成的三维脉管模型。
图12示意性和示范性示出了被叠加在分支脉管的形态学表示上的脉管模型的二维投影。
图13示意性示出了表征生物的脉管的方法。
具体实施方式
在图1中，呈现了用于表征生物4的脉管的系统1的实施例，其中，所述生物可以是人或动物。系统1包括装置2和器械3，其中，所述器械被配置为提供来自患者4的循环系统的部分41的脉管内的压力测量信号，并且装置2配置为基于压力测量结果来确认脉管的特性。装置2包括用于绘制脉管的特性的显示器21。备选地，所述装置可以被配置为向外部显示器提供信号，在所述外部显示器上向医师呈现指定的特性。
在实施例中，所述系统包括成像单元6，成像单元6用于在将对比剂团剂注入到目标脉管系统中时采集感兴趣脉管结构的二维或三维形态学信息。将对比剂团剂注入到目标脉管系统中是利用器械3或者利用不同的医学器械来执行的。脉管的二维或三维形态能够通过各种成熟的技术获得，诸如：放射学血管造影，包括计算机断层摄影血管造影(RA)、磁共振血管造影(MRA)或超声成像(UI)。针对各自的成像模态，对比剂是可用的，例如用于RA的放射性对比剂、用于MRA的基于钆的物质、用于体外或体内UI的包含微泡的回声对比剂。
用于脉管内的压力测量的医学器械3的示范性实施例是引导的导管-导丝组件，如在图2中所示的。引导导管31由中空手柄和包括内腔的细长柔性管状轴杆形成，并且其被配置为能移动地接收由柔性轴杆形成的导丝32。压力传感器311被集成到引导导管31的远端部分中，以用于血压的测量。导丝32至少还包括被集成到其远端部分中的压力传感器321，以用于通过使用导丝相对于血管的回拉运动来测量沿着血管的多个位置处的血压。针对这样的导丝的典型范例是由Volcano公司制造的
Figure BDA0001788231380000061
压力线。
在实施例中，导丝32可以包括沿其远端部分在空间上分布的多个传感器321、322、323，使得能够在导丝相对于血管的静止位置中采集沿着脉管的多个压力测量结果，而无需要求经典的导丝拉回。
在备选实施例中，器械3可以被形成为包括手柄的导管、具有内腔的细长柔性管状轴杆，所述内腔被配置为能移动地接收能伸缩延伸的柔性轴杆，所述柔性轴杆到达管状细长轴杆的远侧。器械3与装置2的连接通过连接器33或无线连接来实现。压力传感器311被集成到细长管状轴杆的远端部分中，而至少一个压力传感器321被集成到医学器械的能伸缩延伸部分的远端部分中。
在又一实施例中，器械3可以仅包括导丝32，其中至少一个集成的压力传感器321进入其远端区域中。
所述压力传感器可以采用用于血压测量的各种技术中的一种技术，例如在压力下的压阻性质的改变、隔膜的偏转流体换能到机械信号或电信号、以及基底上的悬置膜的电容读出。
图3示范性示出了沿着脉管区段s的压力测量结果p的表示。脉管内的器械提供了在脉管中的第一测量位置l1处的第一压力测量信号p1以及在第二测量位置l2处的第二压力测量信号p2。针对由两个测量位置限定的区段s1的压降是Δp(s1)＝p2-p1。使用线性阶近似，沿着管状结构的体积流量Q是Q＝Δp/R，其中，R是要流过的脉管的阻力。也可以使用更高阶的项来将Δp与Q相关。阻力R是脉管腔的截面面积A的函数。这种关系能够通过数值流体动力学模型来确定，例如在基于Hagen-Poiseuille方程的简单模型中，阻力R＝8μs1/πr4，其中，s1是测量位置l1与测量位置l2之间的距离，r是脉管腔的半径，并且μ是血液的动态粘度。备选地，可以使用更复杂的流体动力学模型。
然后，能够使用对应的逆函数根据已知的阻力来计算脉管腔的截面面积。通过针对由多个压力测量位置而限定的脉管的各个区段使用恒定的体积血流量值和压降Δp(s)，能够利用以下关系在沿着脉管区段的任何位置处计算截面面积A(s)：
A(s)＝A(R(s))，其中，R(s)＝Δp(s)/Q。
流率能够通过额外的血管内测量而获得，或者以任何其他适合的方式获得。能够使用体积流率以及其他相关的量，例如，流速或平均峰值流速。
如果关系A(R(s))是同态的，则可以在不需要流率作为输入的情况下计算相对变化A(R(s1))/A(R(s2))。
在图3中所选取的测量位置是远离的，以便支持本发明的示范性说明，然而，测量位置能够彼此非常接近，这能够通过利用具有缓慢拉回的压力线进行压力测量来实现或者通过在回拉动作期间进行小的增量步进来实现。针对由压力测量位置l1和l2限定的区段s1导出截面面积A1。当在多个测量位置l1至l5处提供多个压力测量结果p1至p5时，如例如在图3中，则能够沿着各自的脉管区段s1至s4来定义参考位置r1至r4，并且截面面积A1至A4能够被分配给各自的参考位置。点(r1，A1)至点(r4，A4)能够通过使用适当的插值函数来连接，以提供参考位置之间的截面面积的平滑过渡，从而得到图4中所图示的表示。所述参考位置沿着各自的血管段来定位，并且其可以被选取为所述区段的中间，测量位置中的一个测量位置限定各自的区段，或者其可以通过使用取决于针对各自的区段的所导出的截面面积以及相邻区段的截面面积的函数来确定，例如通过使用加权平均。作为沿着血管的各自参考位置的函数的截面面积的直观图示是在图5中所示的三维图形表示20。在图6中所示的实施例中，三维脉管模型20的二维投影30在显示器21上被呈现给医师。另外的备选表示可以包括各自参考位置处的直径，其能够根据各自的截面面积导出。基于插值函数，能够针对由第一压力测量结果和最后的压力测量结果的位置限定的血管的整个长度导出截面面积和/或直径。
在另外的实施例中，所述器械被配置为除了压力测量结果之外还提供血流量测量结果，因此，基于血流量测量结果来计算体积血流量，然后，其用于计算沿着脉管的截面面积A(s)和直径。
在图1中的系统1还可以包括跟踪单元72，跟踪单元72用于接收关于人4的脉管系统内的器械3的位置的时间信息。对所述器械的空间位置跟踪可以基于以下中的一种：电磁、光学、超声、电阻抗和放射学原理。对器械的电磁跟踪基于由被集成到所述器械中的电磁传感器对外部电磁场的探测。用作电磁场中的标记325的电磁传感器被集成到器械3的远端部分中，例如被集成在引导导管31和导丝32中，位于相对于压力传感器311和321的预定相对位置处，如在图2中所示的。电磁场生成器71可以被能移除地附接到人4的支撑器件5或成像单元6。被集成到器械3中的多个电磁传感器允许沿着器械3同时定位多个点，基于此，能够通过连接局部化的点来重建器械3的区段的形状。
在备选实施例中，根据激光辐射导出对所述器械的时间位置的跟踪。针对光学跟踪，所述器械包括从器械3的远端部分延伸到近端部分(典型地为手柄)的多条光纤或多芯光纤，其中，促进了与跟踪单元72的光学连接。跟踪单元72包括激光辐射生成器和光学探测器，所述激光辐射生成器被配置为将激光辐射发射到被集成在器械内的至少一条光纤中，所述光学探测器被配置为接收来自所述至少一条光纤内的反射。所述至少一条光纤的形状，因此器械3的形状，是通过处理来自光纤内的由探测器接收到的光学反射信号而导出的。来自所述至少一条光纤内的所述激光辐射的反射指示器械3被暴露在曲折的脉管分支中的局部应变。在WO 2008131303A2中详细描述了一种基于光学形状感测对医学器械的形状确定。光学形状感测使得在针对所有情况下沿着被集成到器械3中的至少一条光纤的任何点的定位成为可能。
在备选实施例中，对所述器械的位置跟踪技术基于电阻抗测量。电信号通过被分布到人4的身体上的多个导电贴片被发送到患者体内。可跟踪器械3的远端部分包括空间分布的导电电极，用作针对其相对于导电贴片的相对位置的标记325。根据接收到的电信号导出的电阻抗指示包括目标脉管系统的感兴趣区域中的导电电极的位置。
在又一实施例中，通过使用所述成像单元来跟踪器械3的位置。所述器械包括利用在流程中所使用的成像模态可见的特定标记325。在放射学成像的情况下，器械3包括沿着器械3的远端部分在相对于压力传感器311和321的预定位置处的放射性标记，而针对超声成像，器械3包括作为标记325的超声传感器，其沿着器械在空间上分布。在利用电信号激励外部超声成像单元时，所生成的超声信号被发送到人4的身体中，并且所述超声信号的部分由被集成到器械3中的超声传感器接收。所述超声信号的飞行时间指示被集成到器械3中的超声传感器相对于外部超声成像单元的位置，并且通过处理所述信号，能够重建包括所述超声传感器的器械的远端部分的形状。
通过基于沿着远端部分空间分布的标记325的跟踪的位置重建器械3的形状，能够通过考虑所述器械沿着感兴趣脉管区段遇到的弯曲来改善血管的三维图形表示20，如在图7中所图示的。脉管区段的弯曲也可以在二维投影30中表示，如在图8中所示的。
脉管中的血流具有搏动性质，如在图9中所图示的，并且脉管的截面面积能够针对各自的测量位置基于在单个心动周期上或者在多个心动周期上求平均的压力测量信号来导出。在备选实施例中，脉管的截面面积是针对脉动的血流的后续阶段I至VI而导出的，并且脉管的表示包括与脉动的血流的后续阶段相对应的脉管的表示的序列。可以向医师显示脉管，作为针对连续阶段I至VI而绘制的连续的图形表示帧，或者备选地，医师可以选择心动周期的特定感兴趣阶段以评估脉管区段的弹性可能起作用的脉管的潜在状况，例如在评估脉管的不对称变窄和动脉瘤的存在时。
在实施例中，成像单元6在目标脉管系统中注入对比剂团剂时提供感兴趣脉管结构的二维或三维形态学信息，并且在显示器21上绘制脉管的形态40，如在图10中所示的。所述器械的形状可以被重建和可视化为器械3在血管形态40上的叠加。在图11中，器械3从其远端的位置42被拉回到位置43，同时利用被集成到所述器械的远端区域中的压力传感器沿着拉回长度来采集压力测量信号。远端顶端的位置由成像单元连续地可视化，因此，能够重建顶端的轨迹。
所述血管模型的三维图形表示20能够基于沿着回拉距离的压力测量结果通过对器械的远端顶端的重建轨迹与脉管的所导出的截面面积的组合来获得。所述血管模型与血管形态被分开呈现给医师，并且医师可以使用诸如触摸屏或指针器件的用户接口来将三维脉管模型20叠加到血管形态40上。另外的备选方案是在回拉运动期间将包括标记325的器械的远端或远端区域的部分的位置信息配准到二维血管造影投影或三维血管造影表示。随着压力测量结果被处理，脉管模型的二维投影30或三维表示20能够逐渐叠加到脉管形态40上，并且针对器械的远端顶端的各自位置导出脉管的截面面积，如在图12中所示的。通过基于光学形状感测的器械3的形状重建并且通过使用沿着器械的远端部分空间分布的多个压力传感器，脉管的二维投影30或三维表示20能够在所述器械相对于脉管静止的同时被叠加到血管形态40上，因此不需要对器械的回拉。
在图13中，呈现了表征生物的脉管的方法100，包括：从脉管内的器械3接收101第一测量位置l1处的第一压力测量信号p1以及第二测量位置l2处的第二压力测量信号p2；并且基于所述第一压力测量信号p1和所述第二压力测量信号p2导出102针对脉管的第一参考位置r1的第一截面面积A1。在实施例中，所述方法还包括：从脉管内的器械接收103第三测量位置l3处的第三压力测量信号p3；基于所述第一压力测量信号p1和所述第二压力测量信号p2中的一个以及所述第三压力测量信号p3来导出104针对脉管的第二参考位置r2的第二截面面积A2；基于所述第一截面面积A1和所述第二截面面积A2以及所述第一参考位置r1和所述第二参考位置r2来绘制105脉管的表示。
在实施例中，所述方法还可以包括：从成像单元6接收106脉管的形态学信息；基于所述形态学信息来绘制107脉管的形态学表示40；并且利用基于所述第一截面面积A1和所述第二截面面积A2以及所述第一参考位置r1和所述第二参考位置r2而绘制的三维脉管模型20或所述脉管模型的二维投影30来组成108脉管的形态学表示40。
尽管在示范性描述中脉管的截面面积是根据压力测量信号而导出的，但是本领域技术人员在实践所要求保护的发明时能够理解和实现：能够通过简单的数学公式根据脉管的截面面积来导出直径、半径或周长，因此，所要求保护的发明中的脉管的截面面积不应当被解读为限制本发明的范围。
单个单元或设备可以完成权利要求中所列举的若干项的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中列举了特定措施，但是这并不指示不能够有利地使用这些措施的组合。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。
权利要求书中的任何附图标记不应当被解释为对范围的限制。

Claims (8)

1.一种用于表征生物(4)的脉管的装置(2)，所述装置包括处理器，所述处理器被配置为：
从所述脉管内的器械(3)接收所述脉管内的脉动的血流的第一测量位置(l1)处的第一压力测量信号(p1)、第二测量位置(l2)处的第二压力测量信号(p2)以及第三测量位置(l3)处的第三压力测量信号(p3)；
基于所述第一压力测量信号(p1)和所述第二压力测量信号(p2)来导出针对所述脉管的第一参考位置(r1)的第一截面面积(A1)；
基于所述第一压力测量信号(p1)和所述第二压力测量信号(p2)中的一个以及所述第三压力测量信号(p3)来导出针对所述脉管的第二参考位置(r2)的第二截面面积(A2)，所述第一截面面积(A1)和所述第二截面面积(A2)是针对所述脉动的血流的后续阶段(I-VI)而导出的；
基于所述第一截面面积(A1)和所述第二截面面积(A2)以及所述第一参考位置(r1)和所述第二参考位置(r2)来绘制所述脉管的表示(20、30)，所述脉管的所述表示包括与所述脉动的血流的所述后续阶段(I-VI)相对应的所述脉管的表示(20、30)的序列。
2.根据权利要求1所述的装置(2)，其中，所述处理器还被配置为：
从成像单元(6)接收所述脉管的形态学信息；
绘制复合表示，所述复合表示包括：
基于所述形态学信息的所述脉管的形态学表示(40)；以及
基于所述第一截面面积(A1)和所述第二截面面积(A2)以及所述第一参考位置(r1)和所述第二参考位置(r2)的所述脉管的所述表示(20、30)。
3.根据权利要求1所述的装置(2)，其中，所述处理器还被配置为基于由跟踪单元(72)提供的关于所述器械(3)的至少一个标记(325)部件的位置的信息来确认所述第一测量位置(l1)、所述第二测量位置(l2)和所述第三测量位置(l3)。
4.一种用于表征生物(4)的脉管的系统(1)，包括：
根据权利要求1所述的装置(2)；
所述器械(3)包括至少一个压力传感器(321)，所述至少一个压力传感器被配置用于提供所述脉管内的所述第一测量位置(l1)处的所述第一压力测量信号(p1)、所述第二测量位置(l2)处的所述第二压力测量信号(p2)和所述第三测量位置(l3)处的所述第三压力测量信号(p3)。
5.根据权利要求4所述的系统(1)，其中：
所述至少一个压力传感器(321)提供所述第一测量位置(l1)处的所述第一压力测量信号(p1)，
所述器械(3)包括第二压力传感器(322)和第三压力传感器(323)，所述第二压力传感器和所述第三压力传感器分别用于提供所述第二测量位置(l2)处的所述第二压力测量信号(p2)和所述第三测量位置(l3)处的所述第三压力测量信号(p3)。
6.根据权利要求4所述的系统(1)，其中：
所述器械被配置为通过所述至少一个压力传感器(321)沿着所述脉管的位置的后续变化来提供所述第一压力测量信号(p1)、所述第二压力测量信号(p2)和所述第三压力测量信号(p3)。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的系统(1)，其中，所述处理器还被配置为：
从成像单元(6)接收所述脉管的形态学信息；
绘制复合表示，所述复合表示包括：
基于所述形态学信息的所述脉管的形态学表示(40)；以及
基于所述第一截面面积(A1)和所述第二截面面积(A2)以及所述第一参考位置(r1)和所述第二参考位置(r2)的所述脉管的所述表示(20、30)。
8.根据权利要求7所述的系统(1)，包括所述成像单元(6)，其中，所述处理器还被配置为：
基于由所述成像单元对所述器械(3)的至少一个标记(325)部件的检测来确认所述第一测量位置(l1)、所述第二测量位置(l2)和所述第三测量位置(l3)；
将所述第一测量位置(l1)、所述第二测量位置(l2)和所述第三测量位置(l3)与所述脉管的所述形态学表示(40)进行配准。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018031714A1 (en) 2016-08-11 2018-02-15 Foundry Innovation & Research 1, Ltd. Systems and methods for patient fluid management
US10905393B2 (en) 2015-02-12 2021-02-02 Foundry Innovation & Research 1, Ltd. Implantable devices and related methods for heart failure monitoring
US11039813B2 (en) 2015-08-03 2021-06-22 Foundry Innovation & Research 1, Ltd. Devices and methods for measurement of Vena Cava dimensions, pressure and oxygen saturation
US11701018B2 (en) 2016-08-11 2023-07-18 Foundry Innovation & Research 1, Ltd. Wireless resonant circuit and variable inductance vascular monitoring implants and anchoring structures therefore
US11206992B2 (en) 2016-08-11 2021-12-28 Foundry Innovation & Research 1, Ltd. Wireless resonant circuit and variable inductance vascular monitoring implants and anchoring structures therefore
EP3463082B1 (en) 2016-11-29 2020-07-29 Foundry Innovation & Research 1, Ltd. Wireless resonant circuit and variable inductance vascular implants for monitoring patient vasculature system
WO2018220143A1 (en) 2017-05-31 2018-12-06 Foundry Innovation And Research 1, Ltd Implantable ultrasonic vascular sensor
EP3629921A1 (en) 2017-05-31 2020-04-08 Foundry Innovation & Research 1, Ltd. Implantable sensors for vascular monitoring
WO2020084140A1 (en) * 2018-10-26 2020-04-30 Koninklijke Philips N.V. Pulse wave velocity measurement system
USD926199S1 (en) 2019-05-17 2021-07-27 Opsens, Inc. Display screen or portion thereof with graphical user interface
CN111436910B (zh) * 2020-04-28 2023-07-18 北京信息科技大学 一种活体组织的光学相干层析多模态成像装置及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101278828A (zh) * 2008-05-20 2008-10-08 上海大学 测量心室壁微面积功的方法
CN103330566A (zh) * 2013-06-21 2013-10-02 汉斯·葛根森 测量和分析身体中空腔器官的轨迹和角度的装置和方法
CN103379861A (zh) * 2011-02-07 2013-10-30 皇家飞利浦有限公司 用于在血管介入程序中提供支持介入设备的准确定位的图像表示的医学成像设备
CN103732132A (zh) * 2011-06-13 2014-04-16 安吉奥梅特里克斯公司 用于分析解剖学参数和功能参数的多功能导丝组件和系统
WO2014106186A1 (en) * 2012-12-31 2014-07-03 Volcano Corporation Devices, systems, and methods for assessment of vessels
CN103997954A (zh) * 2011-10-28 2014-08-20 三河城心血管系统有限公司 测量血压梯度的设备、系统和方法
CN104739377A (zh) * 2015-03-20 2015-07-01 武汉阿格斯科技有限公司 血管内同时进行oct成像和压力测量装置、系统及方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3714027A1 (de) 1987-04-27 1988-11-10 Alt Eckhard Katheter und geraet zum anschluss an einen katheter
AU6722200A (en) * 1999-08-25 2001-03-19 Florence Medical Ltd. A method and system for stenosis identification, localization and characterization using pressure measurements
US6354999B1 (en) * 2000-01-14 2002-03-12 Florence Medical Ltd. System and method for detecting, localizing, and characterizing occlusions and aneurysms in a vessel
AU2002347556A1 (en) 2001-12-21 2003-07-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device for applying an additive to hair roots
JP4465349B2 (ja) 2003-01-24 2010-05-19 プロテウス バイオメディカル インコーポレイテッド 心臓のパラメーターを測定するための方法およびシステム
CA2516559C (en) * 2003-02-21 2016-09-27 Electro-Cat, Llc System and method for measuring cross-sectional areas and pressure gradients in luminal organs
WO2008131303A2 (en) 2007-04-20 2008-10-30 Hansen Medical, Inc. Optical fiber shape sensing systems
CN102202568A (zh) * 2008-05-12 2011-09-28 心脏技术有限公司 集成心脏监测设备和使用集成心脏监测设备的方法
US8315812B2 (en) 2010-08-12 2012-11-20 Heartflow, Inc. Method and system for patient-specific modeling of blood flow
US9107639B2 (en) 2011-03-15 2015-08-18 Medicinsk Bildteknik Sverige Ab System for synchronously visualizing a representation of first and second input data
CN103874456A (zh) * 2011-10-14 2014-06-18 阿西斯特医疗系统有限公司 用于测量和治疗解剖结构的装置和方法
US9549679B2 (en) * 2012-05-14 2017-01-24 Acist Medical Systems, Inc. Multiple transducer delivery device and method
US10342442B2 (en) * 2012-08-03 2019-07-09 Volcano Corporation Devices, systems, and methods for assessing a vessel
EP3060129B1 (en) 2013-10-25 2022-04-06 Philips Image Guided Therapy Corporation Systems for vessel assessment
EP3136966B1 (en) * 2014-05-02 2019-01-23 Koninklijke Philips N.V. Device for assessing intravascular pressure
CA2954959C (en) 2014-07-13 2018-03-20 Three Rivers Cardiovascular Systems Inc. System and apparatus comprising a multisensor guidewire for use in interventional cardiology

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101278828A (zh) * 2008-05-20 2008-10-08 上海大学 测量心室壁微面积功的方法
CN103379861A (zh) * 2011-02-07 2013-10-30 皇家飞利浦有限公司 用于在血管介入程序中提供支持介入设备的准确定位的图像表示的医学成像设备
CN103732132A (zh) * 2011-06-13 2014-04-16 安吉奥梅特里克斯公司 用于分析解剖学参数和功能参数的多功能导丝组件和系统
CN103997954A (zh) * 2011-10-28 2014-08-20 三河城心血管系统有限公司 测量血压梯度的设备、系统和方法
WO2014106186A1 (en) * 2012-12-31 2014-07-03 Volcano Corporation Devices, systems, and methods for assessment of vessels
CN103330566A (zh) * 2013-06-21 2013-10-02 汉斯·葛根森 测量和分析身体中空腔器官的轨迹和角度的装置和方法
CN104739377A (zh) * 2015-03-20 2015-07-01 武汉阿格斯科技有限公司 血管内同时进行oct成像和压力测量装置、系统及方法

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