CN114901154A - 基于管腔内图像的血管直径确定以及相关联的设备、系统和方法 - Google Patents

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B·斯图姆
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Abstract

公开的是一种管腔内成像系统，所述管腔内成像系统包括：管腔内成像导管或导丝，其被配置为被定位在患者的解剖结构内；以及处理器电路，其与所述成像导管或导丝通信，其中，所述处理器电路被配置为从所述成像导管或导丝接收所述解剖结构的多幅横截面图像。所述处理器还被配置为：使用对所述横截面图像中的至少一幅横截面图像的图像处理来计算所述解剖结构的值；将所述解剖结构的横截面形状估计为圆形；基于所计算的值和所估计的圆形形状来计算所述解剖结构的直径；并且将所述解剖结构的所述直径输出到显示器。

Description

基于管腔内图像的血管直径确定以及相关联的设备、系统和 方法
技术领域
本文描述的主题涉及用于管腔内医学成像的系统。特别地，所公开的系统提供了以下系统：所述系统用于基于在回拉流程期间获得的血管内超声(IVUS)图像或其他管腔内图像来实时或接近实时地计算以几何方式导出的血管测量结果。
背景技术
在诊断和处置疾病中使用了各种类型的管腔内(也被称为血管内)成像系统。例如，在介入心脏病学中广泛使用血管内超声(IVUS)成像作为用于对患者体内的血管进行可视化的诊断工具。这可以辅助评估人体内的患病血管(例如，动脉和静脉)以确定处置需求，优化处置和/或评估处置(例如，血管成形术和支架放置、IVC过滤器取回以及EVAR和FEVAR(在腹部特征上是类似的)斑块旋切术)的有效性。不同的疾病、植入物和医学流程产生具有不同大小、结构、密度、含水量和成像传感器可访问性的物理特征。例如，深静脉血栓形成(DVT)产生血液细胞的凝块，而血栓形成后综合征(PTS)在血管中产生织带或其他残留结构效应，该织带或其他残留结构在组成上与血管壁本身相似，因此会难以与血管壁区分开。支架是致密(例如，金属)物体，它可以被放置在血管或管腔中以使血管或管腔保持打开到特定的直径。当血管或管腔外部的解剖结构撞击在血管或管腔上时，就会发生压缩，从而使血管或管腔收缩。当在血管的管腔内形成血凝块时，发生血栓。压缩和血栓都是狭窄(例如，血管变窄)的示例。当其他材料(例如，斑块)积聚在血管的管腔内时，也可以发生狭窄。
在一些情况下，利用管腔内成像设备(例如，包括一个或多个超声换能器的IVUS导管)来执行管腔内医学成像。将IVUS导管传送到血管中并将IVUS导管引导到要被成像的区。换能器发射超声能量并接收从血管反射的超声回波。对超声回波进行处理以创建在一个或多个感兴趣区域处的血管的横截面图像。血管的图像可以包括血管中的一个或多个病变或堵塞、植入物和其他几何特征。例如，可以将支架放置在血管内以处置或校正堵塞，并且可以执行管腔内成像以查看支架在血管内的放置情况。其他类型的处置包括血栓切除术、消融、血管成形术、施用药物等。
在脉管流程中，使用血管测量结果来促进临床决策，例如，支架尺寸设计。支架尺寸由支架直径和支架长度来定义。能够根据管腔内图像数据(IVUS或OCT)来获得血管测量结果。在一些方面，获得准确的血管测量结果会具有挑战性或者有问题，因为狭窄(例如，压缩、血栓)能够引起复杂的横截面形状，包括狭窄区域中的凹形血管几何形状，从而导致不准确的血管尺寸测量结果并且因此导致不准确的支架尺寸设计。
仅出于技术参考的目的而包括说明书的背景技术章节中包括的信息(包括本文引用的任何参考文献及其任何描述或讨论)，并且不应将其视为界定本公开内容的范围的主题。
发明内容
公开的是用于有利地用于基于在回拉流程期间获得的血管内超声图像或其他图像类型来实时或接近实时地计算以几何方式导出的血管测量结果的系统、方法和相关联的设备。特别地，当前的公开内容提供了用于基于对血管的几何特征(例如，管腔边界、横截面面积和/或体积)的识别和量化来导出血管直径测量结果(在下文中被称为“固有直径”测量结果)的系统和方法。该方法适用于所有血管几何形状，但是可以与针对凹形(例如，豆形)管腔横截面(其中直接进行直径测量能够具有挑战性)的实质性改进相关并且表示这种实质性改进。该系统可以被称为管腔固有直径测量系统。
本文公开的管腔固有直径测量系统具有特定的但非排他性的用于管腔内超声成像流程的用途。在一个实施例中，所述管腔固有直径测量系统包括一种管腔内成像系统，所述管腔内成像系统包括：管腔内成像导管或导丝，其被配置为被定位在患者的解剖结构内；处理器电路，其与所述管腔内成像导管或导丝通信，其中，所述处理器电路被配置为：从所述管腔内成像导管或导丝接收所述解剖结构的多幅横截面图像；使用对所述多幅横截面图像中的横截面图像的图像处理来计算所述解剖结构的值；将所述解剖结构的横截面形状估计为圆形；基于所计算的值和所估计的圆形横截面形状来计算所述解剖结构的直径；并且将所述解剖结构的所述直径输出到与所述处理器电路通信的显示器。该实施例的其他示例包括对应的计算机系统、装置以及在一个或多个计算机存储设备上记录的计算机程序，这些项目均被配置为执行所述方法的动作。
实施方式可以包括以下特征中的一个或多个特征。在所述管腔内成像系统中，所述值包括所述解剖结构的周长。在所述管腔内成像系统中，所述值包括所述解剖结构的横截面面积。在所述管腔内成像系统中，所述值包括所述解剖结构的体积。在所述管腔内成像系统中，所述值包括所述解剖结构的周长、横截面面积或体积中的至少两项。在所述管腔内成像系统中，所述处理器电路还被配置为计算支架直径，所述支架直径等于所计算的所述解剖结构的直径乘以缩放因子。所述管腔内成像系统还包括与所述处理器电路通信的用户接口，其中，所述用户接口被配置为接受来自用户的输入，并且其中，所述处理器电路还被配置为响应于接收到来自所述用户接口的输入而执行以下操作：计算所述支架直径；并且将所述支架直径输出到所述显示器；基于所述多幅横截面图像来计算支架长度；并且将所述支架长度输出到所述显示器。在所述管腔内成像系统中，所述解剖结构是血管。所述技术的实施方式可以包括硬件、方法或过程或在计算机可访问介质上的计算机软件。
一个实施例包括一种用于为管腔内医学流程计算管腔直径的方法，所述方法包括：由处理器电路接收患者的解剖结构的多幅横截面图像，其中，所述多幅横截面图像是由被定位在所述解剖结构内的管腔内成像导管或导丝获得的；使用由所述处理器电路对所述多幅横截面图像中的横截面图像的图像处理来计算所述解剖结构的值；将所述解剖结构的横截面形状估计为圆形；基于所述解剖结构的所计算的值和所估计的圆形横截面形状来计算所述解剖结构的直径；并且将所述解剖结构的所述直径输出到与所述处理器电路通信的显示器。该实施例的其他示例包括对应的计算机系统、装置以及在一个或多个计算机存储设备上记录的计算机程序，这些项目均被配置为执行所述方法的动作。
实施方式可以包括以下特征中的一个或多个特征。在所述方法中，所述值包括所述解剖结构的周长。在所述方法中，所述值包括所述解剖结构的横截面面积。在所述方法中，所述值包括所述解剖结构的体积。在所述方法中，所述值包括所述解剖结构的周长、横截面面积或体积中的至少两项。所述方法还包括：计算支架直径，所述支架直径等于所计算的所述解剖结构的直径乘以缩放因子。所述方法还包括：响应于从用户接口接收到的输入而执行以下操作：计算所述支架直径；并且将所述支架直径输出到所述显示器；基于所述多幅横截面图像来计算支架长度；并且将所述支架长度输出到所述显示器。在所述方法中，所述解剖结构是血管。所述技术的实施方式可以包括硬件、方法或过程或在计算机可访问介质上的计算机软件。
一个实施例包括一种用于血管内成像的系统，所述系统包括：血管内成像导管或导丝；以及处理器电路，其与所述血管内成像导管或导丝通信，其中，所述处理器电路被配置为：接收由所述血管内成像导管或导丝捕获的血管的多幅横截面图像；基于所述多幅横截面图像来计算与所述血管相关联的固有直径；基于所述固有直径来计算支架直径；将所述支架直径输出到与所述处理器电路通信的显示器。该实施例的其他示例包括对应的计算机系统、装置以及在一个或多个计算机存储设备上记录的计算机程序，这些项目均被配置为执行所述方法的动作。
实施方式可以包括以下特征中的一个或多个特征。在所述系统中，所述处理器电路被配置为基于管腔周长测量结果、管腔面积测量结果或管腔体积测量结果中的至少一项以及针对所述血管的圆形横截面的估计结果来计算与所述血管相关联的所述固有直径。所述技术的实施方式可以包括硬件、方法或过程或在计算机可访问介质上的计算机软件。
该摘要被提供为以简化形式介绍了选定的概念，在下面的具体实施方式中进一步描述了这些概念。该摘要并不旨在识别请求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在限制请求保护的主题的范围。在下文中对本公开内容的各种实施例中的书面描述提供了对权利要求中定义的管腔固有直径测量系统的特征、细节、用途和优点的更广泛的呈现，并且在附图中图示了这种呈现。
附图说明
将参考附图来描述本公开内容的说明性实施例，在附图中：
图1是根据本公开内容的各个方面的管腔内成像系统的图解性示意图。
图2是根据本公开内容的各个方面的包含狭窄的血管的纵向横截面视图。
图3是根据本公开内容的各个方面的包含狭窄并用支架340撑开的血管的纵向横截面视图。
图4是根据本公开内容的各个方面的在血管内成像流程期间捕获的血管的径向或轴向横截面的IVUS图像。
图5是根据本公开内容的各个方面的针对支架尺寸设计流程的流程图。
图6a是根据本公开内容的各个方面的其中血管壁包括凸形的几乎为圆形的几何形状的具有计算的最小直径和最大直径的血管的横截面视图。
图6b是根据本公开内容的各个方面的其中血管壁包括复杂的部分凹形的几何形状的具有计算的最小直径和最大直径的血管的横截面视图。
图6c是根据本公开内容的各个方面的其中血管壁包括凹形横截面的具有计算的最小直径和最大直径的血管的横截面视图。
图7a是根据本公开内容的各个方面的用于支架尺寸设计流程的流程图。
图7b是根据本公开内容的各个方面的图示如图7a所示的支架尺寸设计流程的各个方面的流程图。
图8a是根据本公开内容的各个方面的用于支架尺寸设计流程的流程图。
图8b是根据本公开内容的各个方面的图示如图8a所示的支架尺寸设计流程的各个方面的流程图。
图9a是根据本公开内容的各个方面的用于支架尺寸设计流程的流程图。
图9b是根据本公开内容的各个方面的图示如图9a所示的支架尺寸设计流程的各个方面的流程图。
图10是根据本公开内容的各个方面的处理器电路的示意图。
具体实施方式
本公开内容总体上涉及管腔内医学成像，包括使用管腔内成像设备的与患者的身体管腔相关联的成像。在一些实例中，利用包括一个或多个超声换能器的IVUS设备来执行管腔内成像。可以将IVUS设备传送到血管中并将IVUS导管引导到要被成像的区。换能器发射超声能量并接收从血管反射的超声回波。对超声回波进行处理以创建感兴趣血管的图像。感兴趣血管的图像可以包括血管中的一个或多个病变或堵塞。可以将支架放置在血管内以处置这些堵塞，并且可以执行管腔内成像以查看支架在血管内的放置情况。其他类型的处置包括血栓切除术、消融、血管成形术、施用药物等。
如上所述，可以使用管腔内成像来获得血管测量结果，以便选择尺寸(例如，直径、圆周)适合安装支架的血管横截面的支架。一种获得血管测量结果的方法可以包括：测量通过管腔中心的来自血管轮廓的所有点组合之间的距离，识别管腔的最小直径和最大直径，并且将平均直径估计为最小直径和最大直径的平均值。然而，该方法可以假定凸形轮廓(例如，实质上是椭圆形横截面的血管)，并且可能并未考虑复杂的和/或凹形血管几何形状(例如，具有豆形横截面的血管)。
本公开内容提供了用于有利地基于在回拉流程期间获得的血管内图像(例如，IVUS、光学相干断层摄影(OCT)、摄影等)来实时或接近实时地计算以几何方式导出的血管测量结果的系统、方法和设备。特别地，当前的公开内容提供了用于基于对血管的几何特征(包括管腔边界、横截面面积和体积)的识别和量化来导出血管直径测量结果的系统、装置和方法。在这方面，能够通过使用本文描述的数学公式和圆形血管几何形状的假定，根据血管轮廓、周长、面积和/或体积测量结果来导出固有血管直径(在下文中被称为“固有直径”)。在一些情况下，可以使用固有直径来选择支架直径。
本公开内容提供了算法、关系和数学公式来导出血管直径测量结果，随后可以为了血管和支架尺寸设计的目的而使用该血管直径测量结果，并且本公开内容还提供了用于捕获所要求的前体测量结果并向用户报告结果的装置和系统。在一些方面，以几何方式导出的直径(“固有直径”)计算允许可靠的血管直径测量和/或针对具有各种形状、轮廓或横截面的血管的支架尺寸设计，而不必检查所有轮廓点组合以识别最小直径和最大直径。本公开内容的实施例可以与具有凹形横截面的血管特别相关，凹形横截面会使得难以直接根据血管轮廓来获得测量结果。根据本公开内容的实施例，这些算法是在假定血管具有圆形横截面而不是任何其他形状的趋势下预测的，尤其不排除圆形支架在血管内扩张的情况。因此，假定圆形血管几何形状以从轮廓、周长、面积或体积测量结果提取直径测量结果是进行血管测量的实际手段，从而得到更准确的支架尺寸设计，这可以与改善的临床结果相关联。该方法可以适用于所有几何形状，但是与凹形(例如，豆形)管腔横截面(其中，直接直径测量能够具有挑战性)特别相关并且表示对凹形(例如，豆形)管腔横截面的实质改进。在一些方面，该系统可以在下文中被称为管腔固有直径测量系统。
管腔固有直径测量系统提供了定量输出，即，固有直径，可以使用它来选择例如将最优地扩张血管而不会拉伸血管的支架直径。
本文描述的设备、系统和方法能够包括在以下文献中描述的一个或多个特征：美国临时申请US 62/750983(代理案卷号2018PF01112-44755.2000PV01)(2018年10月26日提交)、美国临时申请US 62/751268(代理案卷号2018PF01160-44755.1997PV01)(2018年10月26日提交)、美国临时申请US 62/751289(代理案卷号2018PF01159-44755.1998PV01)(2018年10月26日提交)、美国临时申请US 62/750996(代理案卷号2018PF01145-44755.1999PV01)(2018年10月26日提交)、美国临时申请US 62/751167(代理案卷号2018PF01115-44755.2000PV01)(2018年10月26日提交)，以及美国临时申请US 62/751185(代理案卷号2018PF01116-44755.2001PV01)(2018年10月26日提交)，虽然本文并未完整阐述上述文献，但是通过引用将上述文献中的每篇文献整体并入本文。
本文描述的设备、系统和方法还能够包括在以下文献中描述的一个或多个特征：美国临时申请US 62/642847(代理案卷号2017PF02103)(2018年3月14日提交)(以及在2019年3月12日从其提交的美国序列号为US 16/351175的非临时申请)、美国临时申请US 62/712009(代理案卷号2017PF02296)(2018年7月30日提交)、美国临时申请US 62/711927(代理案卷号2017PF02101)(2018年7月30日提交)，以及美国临时申请US 62/643366(代理案卷号2017PF02365)(2018年3月15日提交(以及在2019年3月15日从其提交的美国序列号为US16/354970的非临时申请)，虽然本文并未完整阐述上述文献，但是通过引用将上述文献中的每篇文献整体并入本文。
本公开内容的实施例实质上通过为理想化的血管直径(例如，如果血管是圆形的，则是血管的直径)提供以几何方式导出的值来辅助临床医生确定实现最优的血管扩张(例如，最大扩张而不会拉伸)的支架直径。当被实施在与医学成像传感器(例如，管腔内超声传感器)通信的医学成像控制台(例如，IVUS成像控制台)上的情况下，本文公开的管腔固有直径测量系统既可以节省时间又可以提高支架尺寸涉及的准确度。所公开的实施例可以提供定量的可重复的过程，该过程涉及临床医生或其他用户要采用的更少且更简单步骤。该过程发生在例如以下情形中：在没有通常的识别血管的最狭窄点的日常需求的情况下，在该最狭窄点处测量血管管腔的最小直径和最大直径，并且对最小直径和最大直径求平均以产生估计的直径。这种非常规方法通过输出单个定量值(固有直径)来改善医学成像控制台和传感器的功能运行，在一些情况下，固有直径可以直接用作支架直径。
管腔固有直径测量系统可以被实施为一组计算机程序指令、逻辑分支和/或数学运算，其输出可在显示器上查看，并且由在处理器上运行的控制过程来操作，该处理器(例如从用户接口(例如，键盘、鼠标或触摸屏接口)接受用户输入并且与一个或多个医学成像传感器(例如，管腔内超声传感器)通信。在这方面，该控制过程响应于用户在成像流程开始时进行的不同的输入或选择而执行某些操作，并且也可以对用户在该流程期间进行的输入做出响应。
这些描述仅是出于示例目的而提供的，并且不应被考虑为限制管腔固有直径测量系统的范围。可以添加、删除或修改某些特征，而不会脱离请求保护的主题的精神。
为了促进对本公开内容的原理的理解，现在将参考附图中图示的实施例，并且将使用特定语言来描述这些实施例。然而，应当理解，并不旨在限制本公开内容的范围。如本公开内容所涉及的领域的技术人员通常会想到的，对所描述的设备、系统和方法的任何改变和进一步的修改以及对本公开内容的原理的任何进一步应用都被充分预想到并被包括在本公开内容内。特别地，完全预想到，关于一个实施例描述的特征、部件和/或步骤可以与关于本公开内容的其他实施例描述的特征、部件和/或步骤进行组合。另外，虽然下面的实施例专门针对血管内超声(IVUS)成像设备和流程，但是本公开内容也预想到其他类型的成像设备、系统和流程，包括但不限于OCT、TEE、血管造影/静脉造影、外部超声成像及其组合。然而，为了简洁起见，将不单独描述这些组合的众多迭代形式。
图1是根据本公开内容的各个方面的包括管腔固有直径测量系统的管腔内成像系统的图解性示意图。在一些实施例中，管腔内成像系统100能够是血管内超声(IVUS)成像系统。管腔内成像系统100可以包括管腔内设备102、患者接口模块(PIM)104、控制台或处理系统106、监视器108以及外部成像系统132，外部成像系统132可以包括血管造影、超声、X射线、计算机断层摄影(CT)、磁共振成像(MRI)或其他成像技术、仪器和方法。管腔内设备102可以被设计尺寸和形状和/或以其他方式在结构上被布置为被定位在患者的身体管腔内。例如，在各种实施例中，管腔内设备102能够是导管、导丝、引导导管、压力导丝和/或流动导丝。在一些情况下，系统100可以包括额外的元件并且/或者可以在没有图1所示的元件中的一个或多个元件的情况下实施。例如，系统100可以省去外部成像系统132。
管腔内成像系统100(或血管内成像系统)能够是适合用于在患者的管腔或脉管系统中使用的任何类型的成像系统。在一些实施例中，管腔内成像系统100是管腔内超声(IVUS)成像系统。在其他实施例中，管腔内成像系统100可以包括被配置用于以下成像模态的系统：前视管腔内超声(FL-IVUS)成像、管腔内光声(IVPA)成像、心腔内超声心动描记(ICE)、经食道超声心动描记(TEE)、光学相干断层摄影(OCT)和/或其他合适的成像模态。
应当理解，系统100和/或设备102能够被配置为获得任何合适的管腔内成像数据。在一些实施例中，设备102可以包括任何合适的成像模态(例如，光学成像(OCT)、摄影等)的成像部件。在一些实施例中，设备102可以包括任何合适的非成像部件，包括压力传感器、流量传感器、温度传感器、光纤、反射器、反射镜、棱镜、消融元件、射频(RF)电极、导体和/或其组合。通常，设备102能够包括成像元件以获得与管腔120相关联的管腔内成像数据。设备102可以被设计尺寸和形状(和/或被配置)用于插入患者的血管或管腔120。
系统100可以被部署在例如具有控制室的导管实验室中。处理系统106可以被定位在控制室中。任选地，处理系统106可以被定位在其他地方，例如被定位在导管实验室本身中。导管实验室可以包括无菌场地，而其相关联的控制室根据要执行的流程和/或医疗保健设施可以是无菌的，也可以不是无菌的。导管实验室和控制室可以用于执行任何数量的医学成像流程，例如，血管造影、荧光检查、CT、IVUS、虚拟组织学(VH)、前视IVUS(FL-IVUS)、管腔内光声(IVPA)成像、血流储备分数(FFR)确定、冠状动脉血流储备(CFR)确定、光学相干断层摄影(OCT)、计算机断层摄影、心腔内超声心动描记(ICE)、前视ICE(FLICE)、管腔内触诊描记、经食道超声、荧光检查以及其他医学成像模态或其组合。在一些实施例中，可以从远程位置(例如，控制室)控制设备102，使得操作者不需要近距离接近患者。
管腔内设备102、PIM 104、监视器108和外部成像系统132可以被直接或间接地通信性耦合到处理系统106。这些元件可以经由有线连接(例如，标准铜链接或光纤链接)和/或经由无线连接(使用IEEE 802.11Wi-Fi标准、超宽带(UWB)标准、无线火线、无线USB或另一高速无线联网标准)被通信性耦合到医学处理系统106。处理系统106可以被通信性耦合到一个或多个数据网络，例如，基于TCP/IP的局域网(LAN)。在其他实施例中，可以利用不同的协议，例如，同步光网络(SONET)。在一些情况下，处理系统106可以被通信性耦合到广域网(WAN)。处理系统106可以利用网络连接来访问各种资源。例如，处理系统106可以经由网络连接与医学数字成像与通信(DICOM)系统、图片归档与通信系统(PACS)和/或医院信息系统(HIS)通信。
超声成像管腔内设备102以高水平从扫描器组件110中包括的换能器阵列124发射超声能量，扫描器组件110被安装在管腔内设备102的远端附近。超声能量被包围扫描器组件110的介质(例如，管腔120)中的组织结构反射，并且换能器阵列124接收超声回波信号。扫描器组件110生成(一个或多个)表示超声回波的电信号。扫描器组件110能够在任何合适的配置(例如，平面阵列、弯曲阵列、圆周阵列、环形阵列等)中包括一个或多个单个超声传感器和/或换能器阵列124。例如，在一些实例中，扫描器组件110能够是一维阵列或二维阵列。在一些实例中，扫描器组件110能够是旋转超声设备。扫描器组件110的活跃区能够包括能够一致或独立受控和激活的一种或多种换能器材料和/或超声元件的一个或多个段(例如，一行或多行、一列或多列和/或一个或多个取向)。扫描器组件110的活跃区能够被图案化或结构化在各种基本或复杂的几何形状上。扫描器组件110能够被设置为侧看取向(例如，垂直于和/或正交于管腔内设备102的纵向轴线发射的超声能量)和/或前看取向(例如，平行于和/或沿着纵向轴线发射的超声能量)。在一些实例中，扫描器组件110在结构上被布置为以相对于纵向轴线的倾斜角度在近侧方向上或远侧方向上发射和/或接收超声能量。在一些实施例中，通过选择性触发扫描器组件110的一个或多个换能器元件，能够以电子方式使超声能量发射转向。
扫描器组件110的(一个或多个)超声传感器能够是压电微机械超声换能器(PMUT)、电容微机械超声换能器(CMUT)、单晶、锆钛酸铅(PZT)、PZT复合物、其他合适的换能器类型和/或其组合。在实施例中，超声换能器阵列124能够包括任何合适数量的个体换能器元件或声学元件(在1个声学元件至100000个声学元件之间)，例如，2个声学元件、4个声学元件、36个声学元件、64个声学元件、128个声学元件、500个声学元件、812个声学元件、1000个声学元件、5000个声学元件、10000个声学元件、65000个声学元件和/或更多和更少的声学元件。
PIM 104将接收到的回波信号传输到处理系统106，在处理系统106中，超声图像(包括流量信息)被重建并被显示在监视器108上。控制台或处理系统106能够包括处理器和存储器。处理系统106能操作用于促进本文描述的管腔内成像系统100的特征。例如，处理器能够运行在瞬态有形计算机可读介质上存储的计算机可读指令。
PIM 104促进处理系统106与被包括在管腔内设备102中的扫描器组件之间的信号通信。这种通信可以包括：向管腔内设备102内的(一个或多个)集成电路控制器芯片提供命令；在换能器阵列124上选择(一个或多个)特定元件以用于发射和接收；并且向(一个或多个)集成电路控制器芯片提供发射触发信号以激活发射器电路来生成电脉冲，从而激励所选择的(一个或多个)换能器阵列元件；并且/或者接受经由在(一个或多个)集成电路控制器芯片上包括的放大器放大的从所选择的(一个或多个)换能器阵列元件接收的回波信号。在一些实施例中，PIM 104在将数据中继到处理系统106之前对回波数据执行初步处理。在这样的实施例的示例中，PIM 104执行对数据的放大、过滤和/或聚合。在实施例中，PIM 104还供应高压和低压DC功率以支持包括扫描器组件110内的电路的管腔内设备102的操作。
处理系统106通过PIM 104接收来自扫描器组件110的回波数据，并且处理该数据以重建包围扫描器组件110的介质中的组织结构的图像。通常，能够在患者的任何合适的解剖结构和/或身体管腔内使用设备102。处理系统106输出图像数据，使得在监视器108上显示血管或管腔120的图像，例如，管腔120的横截面IVUS图像。管腔120可以表示天然的流体填充或流体包围的结构和人造的流体填充或流体包围的结构。管腔120可以在患者的身体内。管腔120可以是血管，例如，患者的脉管系统(包括心脏脉管系统、外周脉管系统、神经脉管系统、肾脏脉管系统和/或身体内部的任何其他合适的管腔)的动脉或静脉。例如、设备102可以用于检查任何数量的解剖位置和组织类型，包括但不限于器官(包括肝脏、心脏、肾脏、胆囊、胰腺、肺)、管道、肠、神经系统结构(包括脑、硬脑膜囊、脊髓和周围神经)；尿路以及心脏的血液、腔室或其他部分和/或身体的其他系统内的瓣膜。除了天然结构以外、设备102还可以用于检查人造结构，例如但不限于心脏瓣膜、支架、分流器、过滤器和其他设备。
控制器或处理系统106可以包括处理电路，所述处理电路具有一个或多个处理器，所述一个或多个处理器与存储器和/或其他合适的有形计算机可读存储介质通信。控制器或处理系统106可以被配置为执行本公开内容的一个或多个方面。在一些实施例中，处理系统106和监视器108是单独的部件。在其他实施例中，处理系统106和监视器108被集成在单个部件中。例如，系统100能够包括触摸屏设备，包括具有触摸屏显示器和处理器的壳体。系统100能够包括任何合适的输入设备(例如，触敏垫或触摸屏显示器、键盘/鼠标、操纵杆、按钮等)以供用户选择在监视器108上显示的选项。处理系统106、监视器108、输入设备和/或其组合能够被称为系统100的控制器。该控制器能够与设备102、PIM 104、处理系统106、监视器108、输入设备和/或系统100的其他部件通信。
在一些实施例中，管腔内设备102包括一些类似于传统的固态IVUS导管(例如，可从皇家飞利浦公司获得的
Figure BDA0003689224600000071
导管以及在美国专利US 7846101中公开的那些导管(通过引用将其整体并入本文))的特征。例如，管腔内设备102可以包括在管腔内设备102的远端附近的扫描器组件110和沿着管腔内设备102的纵向主体延伸的传输线束112。线缆或传输线束112能够包括多个导体，包括一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个或更多个导体。
传输线束112在管腔内设备102的近端处的PIM连接器114中终止。PIM连接器114将传输线束112电耦合到PIM 104并将管腔内设备102物理耦合到PIM 104。在实施例中，管腔内设备102还包括导丝出口116。因此，在一些实例中，管腔内设备102是快速交换式导管。导丝出口116允许朝向远端插入导丝118，以便将管腔内设备102引导通过管腔120。
监视器108可以是显示设备，例如，计算机监视器或其他类型的屏幕。可以使用监视器108向用户显示成像数据的可选提示、指令和可视化。在一些实施例中，可以使用监视器108向用户提供特定于流程的工作流程以完成管腔内成像流程。该工作流程可以包括执行支架放置前计划以确定管腔状态和支架潜力，该工作流程还可以包括支架放置后检查以确定已被定位在管腔中的支架的状态。可以以各种不同的显示或可视化中的任一种(例如，下面的图4的显示器400)将工作流程呈现给用户。
外部成像系统132能够被配置为获得患者身体(包括血管120)的X射线图像、放射摄影图像、血管造影图像(例如具有对比度)和/或荧光检查图像(例如没有对比度)。外部成像系统132也可以被配置为获得患者身体(包括血管120)的计算机断层摄影图像。外部成像系统132可以包括外部超声探头，所述外部超声探头被配置为当被定位在身体外部时获得患者身体(包括血管120)的超声图像。在一些实施例中，系统100包括其他成像模态系统(例如，MRI)以获得患者身体(包括血管120)的图像。处理系统106能够结合由管腔内设备102获得的管腔内图像来利用患者身体的图像。
图2图示了包括狭窄230的血管200的纵向横截面视图。狭窄230可以发生在血管壁210内部(例如，血栓、凝块或斑块)或血管壁210外部(例如，压缩)，并且可以限制通过管腔220的血液流动。压缩可以是由血管200外部的其他解剖结构引起的，包括但不限于肌腱、韧带或邻近的管腔。如上面所提到的，血管200内存在狭窄230会引起非圆形管腔横截面或轮廓。例如，在一些方面，狭窄230会在血管230内创建部分凹形的区域(如果没有部分凹形的区域的话，血管230可以包括凸形或大部分凸形的区域)。
图3图示了具有狭窄230和支架340的血管200的纵向横截面，支架340被定位在血管200内以扩张或打开由狭窄230引起的血管的变窄区域。支架340替代并阻止狭窄230，向外推动血管壁210，由此减小了血液通过管腔220受到的流动限制。在一些方面，支架340的尺寸(例如，直径、圆周、横截面面积)迫使血管壁210假定狭窄230的区具有圆形或基本上圆形的横截面。支架340可以被选择为使其尺寸对应于狭窄230的区中的血管200的管腔220的尺寸，并且假定具有圆形横截面。用于减轻堵塞的其他处置选择可以包括但不限于血栓切除术、消融、血管成形术和施用药物。然而，在许多情况下，可以期望准确及时地获得受影响区的血管内图像并且获得在处置前、处置期间或处置后的受影响区的位置、取向、长度和体积的准确详细的知识。
图4是在血管内成像流程期间捕获的血管200的径向或轴向横截面视图(即，垂直于纵向轴线的横截面)的IVUS图像400。径向横截面视图与垂直于血管200的纵向轴线的成像平面相关联。能够看见的是管腔内成像探头102、血管壁210、管腔220和压缩230。已经识别并标记了血管壁210的周长410。取决于实施方式，这可以通过(例如在触摸屏上绘制的)用户接口来手动完成，也可以如下面所讨论的那样通过算法来自动完成。周长410包括非圆形横截面轮廓，包括压缩230的区中的凹形或部分凹形的部分。
图5是根据相关领域的支架尺寸设计流程的流程图500。在步骤510中，管腔内成像探头捕获管腔内图像。在步骤520中，临床医生手动识别管腔边界或者通过算法自动识别管腔边界。在步骤530中，识别管腔的中心，并且在步骤540和550中，识别最小管腔直径(例如，通过管腔中心连接管腔边界的任意两点的最短线)和最大管腔直径(例如，通过管腔中心连接管腔边界的任意两点的最长线)。在步骤560中，将平均管腔直径估计为最小直径与最大直径的平均值。在步骤570中，临床医生基于在血管的最狭窄点近侧和远侧的健康组织的平均管腔直径来选择支架直径。临床医生通常选择这样的支架直径：该支架直径对平均管腔直径增加1-2mm的“经验系数”。在步骤580中，临床医生基于对血管的患病节段(例如，血管的包括要用支架撑开的狭窄的部分)的长度的视觉感知来选择支架长度。
这个过程会很耗时并且准确度有限，因此在本领域中需要改进工具和流程。
图6a-6c示出了根据本公开内容的各个方面的发现针对不同血管横截面的最小管腔直径和最大管腔直径的过程。
图6a示出了根据本公开内容的各个方面的针对具有假定为凸形的几乎为圆形几何形状的血管壁210的血管200的最小直径和最大直径。(例如通过图像识别)已经识别出管腔边界410。最小直径610是通过管腔中心630连接管腔边界410上的任意两点的最短线。最大直径620是通过管腔中心630连接管腔边界410上的任意两点的最长线。在该示例中，最小直径和最大直径具有相似的值并且以实质性角度分开。结果，最小直径与最大直径的平均值可以提供有效管腔直径的合理近似值。
图6b示出了根据本公开内容的各个方面的针对具有假定为复杂的部分凹形横截面的血管壁210的血管200的最小直径和最大直径。如上所述地计算最小直径和最大直径。然而，在该示例中，最小直径与最大直径之间存在实质性差异。表示最小直径和最大直径的线也仅以相对较小的角度分开，因此几乎没有提供关于血管周围的其他地方是什么情况的信息。在这种情况下，最小直径与最大直径的平均值可能不是有效管腔直径的准确度量。因此，基于平均直径的支架尺寸设计可能不准确。
图6c示出了根据本公开内容的各个方面的针对具有假定为凹形(例如，豆形)横截面的血管壁210的血管200的最小直径和最大直径。如上所述地计算最小直径和最大直径。然而，在该示例中，最小直径与最大直径之间存在很大的差异(例如相差两倍或更多倍)。在这种情况下，最小直径与最大直径的平均值将显著低估当血管被撑开为圆形形状时血管的实际载流能力，因此基于该平均值选择的支架直径很可能小于血管实际能够支持的支架直径。
总体参考图6a-6c，应当理解，在一些情况下，使用所描述的最大直径和最小直径方法来确定血管和/或支架尺寸可能并不可靠。例如，虽然用最大直径和最小直径方法估计血管尺寸对图6a中的血管可以提供对管腔直径(以及对应的支架直径)的合理近似，但是对其他血管形状(例如，如图6b和图6c所示的那些血管形状)可能并不那么可靠。因此，采用不依赖于关于血管中心确定的多个最大血管直径和最小血管直径的确定血管尺寸和/或支架尺寸的方法可以是有益的。在这方面，本公开内容描述了用于通过计算或测量血管的非直径几何形状(例如，周长、横截面面积、体积)并使用圆形化假定计算血管尺寸来确定血管尺寸和/或支架尺寸的方法和相关联的系统和设备。
图7a示出了针对使用确定的血管周长进行的支架尺寸设计流程的流程图700。在步骤710中，管腔内成像导管或导丝捕获管腔内图像。管腔内图像然后被传送到管腔内成像系统的处理器电路并被该处理器电路接收。应当理解，在一些实施例中，管腔内成像导管或导丝捕获或获得多幅管腔内图像，随后由处理器电路接收这多幅管腔内图像。
在步骤720中，该系统通过图像处理和图像识别算法来识别管腔边界或血管边界410。边界检测、图像处理、图像分析和/或图案识别的示例包括：美国专利US 6200268(标题为“VASCULAR PLAQUE CHARACTERIZATION”，2001年3月13日授权，发明人为D.GeoffreyVince、Barry D.Kuban和Anuja Nair)、美国专利US 6381350(标题为“INTRAVASCULARULTRASONIC ANALYSIS USING ACTIVE CONTOUR METHOD AND SYSTEM”，2002年4月30日授权，发明人为Jon D.Klingensmith、D.Geoffrey Vince和Raj Shekhar)、美国专利US7074188(标题为“SYSTEM AND METHOD OF CHARACTERIZING VASCULAR TISSUE”，2006年7月11日授权，发明人为Anuja Nair、D.Geoffrey Vince、Jon D.Klingensmith和BarryD.Kuban)、美国专利US7175597(标题为“NON-INVASIVE TISSUE CHARACTERIZATION SYSTEMAND METHOD”，2007年2月13日授权，发明人为D.Geoffrey Vince、Anuja Nair和JonD.Klingensmith)、美国专利US 7215802(标题为“SYSTEM AND METHOD FOR VASCULARBORDER DETECTION”，2007年5月8日授权，发明人为Jon D.Klingensmith、Anuja Nair、Barry D.Kuban和D.Geoffrey Vince)、美国专利US 7359554(标题为“SYSTEM AND METHODFOR IDENTIFYING A VASCULAR BORDER”，2008年4月15日授权，发明人为JonD.Klingensmith、D.Geoffrey Vince、Anuja Nair和Barry D.Kuban)、美国专利US 7463759(标题为“SYSTEM AND METHOD FOR VASCULAR BORDER DETECTION”，2008年12月9日授权，发明人为Jon D.Klingensmith、Anuja Nair、Barry D.Kuban和D.Geoffrey Vince)，通过引用将其教导整体并入本文。在一些实施例中，可以在该步骤处(例如由临床医生使用触摸屏接口)完成对管腔边界的手动识别。
在步骤730中，该系统计算解剖结构的值，例如，解剖结构的几何值。例如，该系统可以计算与任何合适的解剖结构或身体管腔(包括血管、血管管腔、食道、耳咽管、尿道、输卵管、肠、结肠和/或任何其他合适的解剖结构或身体管腔)相关联的几何值。在所图示的实施例中，几何值包括血管的管腔边界的周长。可以例如通过对像素进行计数并以已知比率转换为距离(例如，基于视场(FOV)设置，为每像素0.05mm)来完成上述操作。在一些实施例中，几何值包括血管壁的外部周长。在一些实施例中，几何值包括在血管中与管腔周围的斑块厚度的中心相对应的斑块中心区域处确定或计算的周长。
在步骤740中，该系统基于所测量的周长来计算针对解剖结构(例如，管腔或血管)的固有直径，该固有直径表示在血管被假定或估计为圆形(例如被扩张到圆形横截面)时该周长将具有的直径。因此，在一些实施例中，计算针对解剖结构的固有直径包括将解剖结构的形状假定或估计为圆形。例如，将血管管腔的形状假定或估计为圆形可以涉及使用好像它是圆的周长时所测量或计算的周长。在给定脉管周长轮廓(P)的计算长度并假定或估计针对血管和/或支架的圆形几何形状的情况下，能够根据以下公式来导出基于周长的固有直径Dp：
Dp＝2R＝P/π
一旦计算了当前帧的固有直径，运行就将返回到步骤710，除非完成回拉序列，在这种情况下，运行将继续进行到步骤750。在一些实例中，圆形化估计涉及将非圆形形状变换成圆形形状并然后测量该圆形形状。这种变换可以是数学变换(例如，变换矩阵)，也可以是概念变换(例如将非圆形形状的周长假定或估计为圆形形状的周长)。在其他实例中，在没有血管形状变换的情况下如上所述地进行圆形化估计。在一些实例中，实际血管形状与假定或估计的圆形形状之间的差异并不显著，因为该血管可能已经表现出基本上圆形的横截面。在其他实例中，实际血管形状与假定或估计的圆形形状之间的差异非常显著，因为该血管可能表现出凹形或豆形横截面。因此，圆形化估计将管腔的实际周长在不同程度上变换成圆形形状。在一些实施例中，固有直径表示血管的管腔的直径。在一些实施例中，固有直径表示血管的内径(这可以是由血管壁定义的直径)。在一些实施例中，固有直径表示血管中与管腔周围的斑块厚度的中心相对应的斑块中心到斑块中心的直径。
在步骤750中，该系统任选地向临床医生或其他用户推荐基于所确定的周长的固有直径的支架直径。在一些实施例中，所推荐的支架直径可以等于在血管的最狭窄(例如最小周长)点的近侧和远侧的血管的健康组织的基于周长的固有直径Dp。在其他实例中，所推荐的支架直径可以以固定的比率或百分比(例如，基于周长的固有直径的95％或105％)与基于周长的固有直径Dp有关，也可以任选地由临床医生以额外的因子进行修改。
应当注意，圆形化假定本身就是一个近似值；在理想情况下扩张的支架可以具有圆形横截面，但是作用在支架上的轴向力和径向力会引起略微不对称的扩张，从而使其横截面偏离正圆形。尽管如此，圆形化假定可以提供对正确支架尺寸的可靠估计。
在步骤760中，该系统基于所确定的基于周长的固有直径来推荐支架长度。例如，这可以等于以下计算结果：根据图像识别算法示出狭窄的组织帧数乘以回拉速度并除以帧速率，再加上固定的安全裕量(例如，2mm)。
图7b是图示方法700的各个方面的图解。在这方面，图7b示出了具有管腔周长660的不规则血管。可以使用例如上面引用的边界检测和定量技术来计算管腔周长660。管腔周长660被变换成或者被假定或估计为相等周长尺寸的圆662。因此，在假定圆形形状的情况下，周长660的尺寸的圆662被确定为具有直径664，直径664是不规则血管在被假定为圆形形状时将具有的直径。因此，圆662的直径664可以用作血管管腔的基于周长的固有直径。
图8a示出了根据本公开内容的(例如如图6e中的示例所示的)至少一个实施例的针对使用确定的管腔面积进行的支架尺寸设计流程的流程图800。在步骤810中，管腔内成像探头102捕获管腔内图像。
在步骤820中，该系统通过图像处理和图像识别算法来识别管腔边界或血管边界410。
在步骤830中，该系统计算与解剖结构(例如，血管或管腔)相关联的几何值。在所图示的实施例中，几何值包括血管管腔的横截面面积。可以例如通过对像素进行计数并以已知比率转换为面积(例如，基于视场设置，为每像素0.0025mm2)来完成上述操作。在一些实施例中，几何值可以是包括血管壁的横截面面积。
在步骤840中，该系统计算针对管腔或血管的基于面积的固有直径，该固有直径表示在血管被扩张到圆形横截面时该血管将具有的直径。在给定脉管轮廓(例如，血管的管腔或血管边界)所包围的面积A并估计针对血管和/或支架的圆形几何形状的情况下，能够根据以下公式来导出基于面积的固有直径Da：
Figure BDA0003689224600000101
一旦计算了当前帧的固有直径，运行就将返回到步骤810，除非完成回拉序列，在这种情况下，运行将继续进行到步骤850。
在步骤850中，该系统确定基于所确定的基于面积的固有直径的支架直径并向临床医生或其他用户推荐这种支架直径。在一些实施例中，所推荐的支架直径可以等于在血管的最狭窄(例如最小横截面面积)点的近侧和远侧的血管的健康组织的基于面积的固有直径Da。在其他实例中，所推荐的支架直径可以以固定的比率或百分比(例如，基于面积的固有直径的95％或105％)与基于面积的固有直径Da有关。
在步骤860中，该系统推荐支架长度。例如，这可以等于以下计算结果：根据图像识别算法示出狭窄的组织帧数乘以回拉速度并除以帧速率，再加上固定的安全裕量(例如，2mm)。
图8b是图示方法800的各个方面的图解。在这方面，图8b示出了具有管腔面积670的不规则血管。可以使用例如上面引用的边界检测和定量技术来计算管腔面积670。管腔面积670被变换成或者被假定或估计为具有等于面积670的面积672的圆。因此，在假定圆形形状的情况下，与不规则管腔的横截面面积670相同的横截面面积672的圆被确定为具有直径674，直径674是不规则血管在被假定为圆形形状时将具有的直径。因此，该圆的直径674可以用作血管管腔的基于横截面面积的固有直径。
图9a示出了根据本公开内容的(例如如图6f中的示例所示的)至少一个实施例的针对使用确定的管腔体积进行的支架尺寸设计流程的流程图900。在步骤910中，管腔内成像探头102捕获管腔内图像。
在步骤920中，该系统通过图像处理和图像识别算法来识别管腔边界或血管边界410。
在步骤930中，该系统计算与解剖结构(例如，血管或管腔)相关联的几何值。在所图示的实施例中，几何值包括一定长度的管腔的体积。作为回拉流程的部分，可以通过以下操作来执行上述操作：获得在具有管腔的不同纵向位置处的管腔内图像的序列或集合，并且基于管腔内图像的序列或集合来生成三维体积图像或数据集。
在步骤940中，该系统计算在要放置支架的区域的紧密近侧或远侧的健康区中的血管的区域的体积(例如，五至十个相继帧)。这可以例如通过将多个帧之间的已知距离或测量距离乘以在其中检测到狭窄的区域中的每个帧的横截面面积来完成。
在步骤950中，该系统计算针对管腔或血管的基于体积的固有直径，该固有直径表示管腔或血管在被扩张到圆形横截面时将具有的直径。在给定脉管轮廓堆叠(例如，血管的管腔或血管边界)所包围的体积V并估计针对血管和/或支架的圆形几何形状的情况下，能够根据以下公式来导出基于体积的固有直径Dv：
Figure BDA0003689224600000111
能够使用Simpson规则来计算脉管轮廓堆叠的体积。在这种实例中，H是由轮廓堆叠表示的血管的长度(即，由从中获得血管轮廓的成像帧覆盖的血管长度)。由于成像条件和在正交横截面处的成像难度，基于根据相继的成像横截面构建的体积的固有直径能够更真实地表示能够与支架尺寸设计有关的实际固有直径测量。然而，由于它要求同时来自多个帧的几何信息，因此Dv计算可以不在每帧的基础上执行，而Dp和Da可以单独针对每个帧进行计算。
固有血管直径的计算依赖于假定圆形形状的血管的趋势或能力。圆形形状假定也适用于支架，支架通常可以是圆形的并且基于其直径和长度来进行尺寸设计。基于体积的固有直径可以与血管发生变形并且其轮廓不是圆形或凸形的场景特别相关。在这样的场景中，仍然可以生成轮廓周长、轮廓所包围的面积和/或轮廓堆叠所包围的体积。通过使用这些测量结果中的任一个测量结果，可以使用上面示出的算法和关系来导出血管的固有直径。
在步骤960中，该系统向临床医生或其他用户推荐根据基于体积的固有直径的支架直径。在一些实施例中，所推荐的支架直径可以等于基于体积的固有直径Dv。在其他实例中，所推荐的支架直径可以以固定的比率或百分比(例如，基于体积的固有直径的95％或105％)与基于体积的固有直径Dv有关。
在步骤970中，该系统推荐支架长度。例如，这可以等于以下计算结果：根据图像识别算法示出狭窄的组织帧数乘以回拉速度并除以帧速率，再加上固定的安全裕量(例如，2mm)。
在一些实施例中，除了基于多幅血管内图像进行的自动化测量或者代替基于多幅血管内图像进行的自动化测量，也可以基于根据共配准的外部图像(例如，荧光检查图像)进行的自动化测量来计算所期望的支架长度。在一些实施例中，可以对血管或管腔的直径、面积或体积测量结果的帧间局部差异进行平滑化或求平均以提供平均测量结果。
图9b是图示方法900的各个方面的图解。在这方面，图9b示出了具有管腔体积680的不规则血管。可以关于在血管内的不同纵向位置处获得的多幅横截面图像使用例如上面引用的边界检测和定量技术来计算管腔体积680。管腔体积680被变换成具有等于体积680的体积682的圆柱体。因此，通过估计圆柱形形状，与不规则管腔的长度和体积680相同的长度和体积682的圆柱形被确定为具有直径684，直径684是不规则血管在被假定为圆柱形形状时将具有的直径。因此，圆柱体的直径684可以用作血管管腔的基于横截面体积的固有直径。
图10是根据本公开内容的实施例的处理器电路1050的示意图。处理器电路1050可以被实施在必须实施本文公开的方法中的一种或多种方法(包括方法500、700、800和/或900)的超声成像系统100或其他设备或工作站(例如，第三方工作站、网络路由器等)中。如图所示，处理器电路1050可以包括处理器1060、存储器1064和通信模块1068。这些元件可以彼此直接通信或间接通信(例如经由一条或多条总线)。
处理器1060可以包括中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、ASIC、控制器或以下各项的任意组合：通用计算设备、精简指令集计算(RISC)设备、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他相关逻辑设备(包括机械计算机和量子计算机)。处理器1060还可以包括被配置为执行本文描述的操作的另一硬件设备、固件设备或其任意组合。处理器1060还可以被实施为计算设备的组合，例如、DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、与DSP核结合使用的一个或多个微处理器或任何其他这样的配置。
存储器1064可以包括高速缓冲存储器(例如，处理器1060的高速缓冲存储器)、随机存取存储器(RAM)、磁阻性RAM(MRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器、固态存储器设备、硬盘驱动器、其他形式的易失性和非易失性存储器或不同类型的存储器的组合。在实施例中，存储器1064包括非瞬态计算机可读介质。存储器1064可以存储指令1066。指令1066可以包括在由处理器1060运行时使处理器1060执行本文描述的操作(包括方法500、700、800和/或900的一个或多个步骤)的指令。指令1066也可以被称为代码。术语“指令”和“代码”应被广义地解读为包括任何类型的(一种或多种)计算机可读语句。例如，术语“指令”和“代码”可以是指一个或多个程序、例程、子例程、函数、流程等。“指令”和“代码”可以包括单个计算机可读语句或许多计算机可读语句。
通信模块1068能够包括任何电子电路和/或逻辑电路，以促进处理器电路1050与其他处理器或设备之间的数据的直接或间接通信。在这方面，通信模块1068能够是输入/输出(I/O)设备。在一些实例中，通信模块1068促进处理器电路1050和/或超声成像系统100的各个元件之间的直接或间接通信。通信模块1068可以通过多种方法或协议在处理器电路1050中通信。串行通信协议可以包括但不限于US SPI、I2C、RS-232、RS-485、CAN、以太网、ARINC 429、MODBUS、MIL-STD-1553或任何其他合适的方法或协议。并行协议包括但不限于ISA、ATA、SCSI、PCI、IEEE-488、IEEE-1284和其他合适的协议。在适当的情况下，串行通信和并行通信可以由UART、USART或其他适当的子系统进行桥接。
可以使用任何合适的无线或有线通信技术来完成外部通信(包括但不限于软件更新、固件更新、处理器与中央服务器之间的预设共享或从超声设备进行读数)，这些无线或有线通信技术例如为线缆接口(例如，USB接口、Micro USB接口、Lightning接口或FireWire接口)、蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、Li-Fi或蜂窝数据连接(例如，2G/GSM、3G/UMTS、4G/LTE/WiMax或5G)。例如，蓝牙低能量(BLE)无线电能够用于与云服务建立连接以进行数据传输并且接收软件补丁。控制器可以被配置为与远程服务器或本地设备(例如，笔记本电脑、平板电脑或手持式设备)通信，或者可以包括能够示出状态变量和其他信息的显示器。信息也可以在物理介质(例如，USB闪存驱动器或存储器棒)上传递。
上述示例和实施例可以有许多变型。例如，除了所描述的那些系统以外，还可以在身体内的解剖系统中使用管腔固有直径测量系统，或者，除了所描述的疾病类型、对象类型或流程类型以外，还可以采用管腔固有直径测量系统对其他疾病类型、对象类型或流程类型进行成像。本文描述的技术可以应用于各种类型的管腔内成像传感器，无论是当前存在的还是以后开发的。在动脉和静脉成像中，该系统可以与IVUS一起用于冠状动脉和外周血管，例如，飞利浦的IGT-D设备和IVUS控制台软件。在一些实施例中，可以通过若干不同的方法来计算固有直径，并且选择最合适的(例如最保守的)值。在其他实施例中，用户可以选择在计算血管直径中使用哪种方法。
因此，构成本文描述的技术的实施例的逻辑操作被不同地称为操作、步骤、对象、元件、部件或模块。此外，应当理解，可以以任何顺序发生或执行这些内容，除非以其他方式明确限定顺序或者通过权利要求的语言固有地要求特定顺序。所有方向参考(例如，上、下、内部、外部、向上、向下、左、右、横向、前、后、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、顺时针、逆时针、近侧和远侧)仅被用于识别目的以辅助读者理解请求保护的主题，并且不产生限制，特别是关于管腔固有直径测量系统的位置、取向或使用方面不产生限制。连接参考(例如，附接、耦合、连接和接合)将被广义地解释并且可以包括元件集合之间的中间构件以及元件之间的相对移动，除非另有说明。正因如此，连接引用并不一定意味着两个元件是直接连接的且具有相互固定关系。术语“或”应被解读为意指“和/或”而不是“排他性或”。除非权利要求中另有说明，否则记载的值应被解读为仅是说明性的且不应被认为是限制。
上面的说明、示例和数据提供了对在权利要求中定义的管腔固有直径测量系统的示例性实施例的结构和使用的完整描述。虽然上面已经以某种特殊程度或参考一个或多个个体实施例描述了请求保护的主题的各种实施例，但是本领域技术人员可以对所公开的实施例做出许多更改，而不脱离请求保护的主题的精神或范围。还预想到其他实施例。旨在将在上面的描述中包含的和在附图中示出的所有主题解读为仅是对特定实施例的说明且并不进行限制。可以对细节或结构做出改变，而不脱离如在权利要求中定义的主题的基本要素。

Claims (20)

1.一种管腔内成像系统，包括：
管腔内成像导管或导丝，其被配置为被定位在患者的解剖结构内；
处理器电路，其与所述管腔内成像导管或导丝通信，
其中，所述处理器电路被配置为：
从所述管腔内成像导管或导丝接收所述解剖结构的多幅横截面图像；
使用对所述多幅横截面图像中的横截面图像的图像处理来计算所述解剖结构的值；
将所述解剖结构的横截面形状估计为圆形；
基于所计算的值和所估计的圆形横截面形状来计算所述解剖结构的直径；并且
将所述解剖结构的所述直径输出到与所述处理器电路通信的显示器。
2.根据权利要求1所述的管腔内成像系统，其中，所述值包括所述解剖结构的周长。
3.根据权利要求1所述的管腔内成像系统，其中，所述值包括所述解剖结构的横截面面积。
4.根据权利要求1所述的管腔内成像系统，其中，所述值包括所述解剖结构的体积。
5.根据权利要求1所述的管腔内成像系统，其中，所述值包括所述解剖结构的周长、横截面面积或体积中的至少两项。
6.根据权利要求1所述的管腔内成像系统，其中，所述处理器电路还被配置为计算支架直径，所述支架直径等于所计算的所述解剖结构的直径乘以缩放因子。
7.根据权利要求6所述的管腔内成像系统，还包括与所述处理器电路通信的用户接口，其中，所述用户接口被配置为接受来自用户的输入，并且其中，所述处理器电路还被配置为响应于接收到来自所述用户接口的输入而执行以下操作：
计算所述支架直径；并且
将所述支架直径输出到所述显示器。
8.根据权利要求1所述的管腔内成像系统，其中，所述处理器电路还被配置为：
基于所述多幅横截面图像来计算支架长度；并且
将所述支架长度输出到所述显示器。
9.根据权利要求1所述的管腔内成像系统，其中，所述解剖结构是血管。
10.一种用于为管腔内医学流程计算管腔直径的方法，所述方法包括：
由处理器电路接收患者的解剖结构的多幅横截面图像，其中，所述多幅横截面图像是由被定位在所述解剖结构内的管腔内成像导管或导丝获得的；
使用由所述处理器电路对所述多幅横截面图像中的横截面图像的图像处理来计算所述解剖结构的值；
将所述解剖结构的横截面形状估计为圆形；
基于所述解剖结构的所计算的值和所估计的圆形横截面形状来计算所述解剖结构的直径；并且
将所述解剖结构的所述直径输出到与所述处理器电路通信的显示器。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述值包括所述解剖结构的周长。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述值包括所述解剖结构的横截面面积。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述值包括所述解剖结构的体积。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述值包括所述解剖结构的周长、横截面面积或体积中的至少两项。
15.根据权利要求10所述的方法，还包括：计算支架直径，所述支架直径等于所计算的所述解剖结构的直径乘以缩放因子。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：响应于从用户接口接收到的输入而执行以下操作：
计算所述支架直径；并且
将所述支架直径输出到所述显示器。
17.根据权利要求10所述的方法，还包括：
基于所述多幅横截面图像来计算支架长度；并且
将所述支架长度输出到所述显示器。
18.根据权利要求10所述的方法，其中，所述解剖结构是血管。
19.一种用于血管内成像的系统，所述系统包括：
血管内成像导管或导丝；以及
处理器电路，其与所述血管内成像导管或导丝通信，其中，所述处理器电路被配置为：
接收由所述血管内成像导管或导丝捕获的血管的多幅横截面图像；
基于所述多幅横截面图像来计算与所述血管相关联的固有直径；
基于所述固有直径来计算支架直径；并且
将所述支架直径输出到与所述处理器电路通信的显示器。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述处理器电路被配置为基于管腔周长测量结果、管腔面积测量结果或管腔体积测量结果中的至少一项以及针对所述血管的圆形横截面的估计结果来计算与所述血管相关联的所述固有直径。
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