CN116849708A - 血管成像系统及成像方法 - Google Patents

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Abstract

本公开描述一种血管成像系统及成像方法，血管成像系统包括采集模块、传感模块、成像模块、以及计算模块，采集模块包括探头和传动轴，探头与传动轴连接并随传动轴旋转至少一个旋转周期，采集模块配置为基于探头获取至少一个旋转周期内的血管的图像数据；传感模块配置为获取探头的运动信息，并将运动信息发送至计算模块；计算模块配置为基于运动信息获取第二旋转角度，并将在旋转周期内的同一个时刻的第一旋转角度更新为相应的第二旋转角度；成像模块配置为基于与第二旋转角度相关联的图像信号获取血管图像。根据本公开，能够修正探头旋转的角度误差且能够准确地获取血管图像。

Description

血管成像系统及成像方法
技术领域
本公开大体涉及生物医学工程产业领域，具体涉及一种血管成像系统及成像方法。
背景技术
现如今，在血管内成像技术领域，血管内超声成像系统已广泛应用于冠状动脉系统的判断中，其原理为利用超声回波延迟以对血管内部进行成像。由于声波的穿透性，声波可探测到深层次的组织，成像的分辨率在100微米至150微米之间，因此根据回波信号，可以生成高分辨率的血管图像，以显示血管壁、斑块、血流动力学等信息。
通常情况下，血管内超声成像系统是通过将导管置入血管内并驱动导管内部的超声探头旋转以实现圆周成像。具体而言，血管内超声成像系统往往通过在一个完整的圆周或部分圆周范围内获取多个角度位置上的血管图像，并将这些血管图像合成为一个完整的血管图像，进而能够获取血管内部更全面和详细的信息。
然而，在实际运用中，当驱动探头旋转时，可能会出现扭矩传递不稳定以及导管内部存在摩擦等情况，导致探头在旋转中可能会出现转速不均的情况，进而可能会导致探头所旋转的实际角度值出现角度误差。在这种情况下，血管内超声成像系统所合成的血管图像往往会因上述角度误差出现圆周畸变，因而会导致所合成的血管图像与实际的血管图像不符，从而会影响所合成的血管图像的准确性。
发明内容
本公开是有鉴于上述的状况而提出的，其目的在于提供一种能够修正探头旋转的角度误差且能够准确地获取血管图像的血管成像系统及成像方法。
为此，本公开的第一方面提供一种血管成像系统，所述血管成像系统用于对血管内部的血管壁进行圆周成像以获取血管图像，包括采集模块、传感模块、成像模块、以及计算模块，所述采集模块包括探头和传动轴，所述探头与所述传动轴连接并随所述传动轴旋转至少一个旋转周期，所述采集模块配置为基于所述探头获取至少一个所述旋转周期内的血管的图像数据，所述旋转周期为所述探头自初始监测位置旋转一周后返回所述初始监测位置的时间，所述图像数据至少包括多个与所述探头的第一旋转角度相关联的图像信号，所述第一旋转角度基于所述探头的旋转时间与所述旋转周期的比值获取且小于等于360度；所述传感模块配置为获取所述探头的运动信息，并将所述运动信息发送至所述计算模块；所述计算模块配置为基于所述运动信息获取所述探头的第二旋转角度，并将在所述旋转周期内的同一个时刻的所述第一旋转角度更新为相应的所述第二旋转角度；所述成像模块配置为基于与所述第二旋转角度相关联的图像信号获取所述血管图像。
在本公开第一方面中，由于圆周成像需要探头获取血管内部至少一个完整圆周的图像信号，通过使探头旋转至少一个旋转周期，并使采集模块获取至少一个旋转周期的图像数据，能够获取血管内部的至少一个完整圆周范围内的血管的图像数据，从而能够便于后续的圆周成像。另外，通过将图像信号与第一旋转角度进行关联，能够将探头旋转一周所接收的多个图像信号与所处的圆周内的第一旋转角度进行对应，从而能够便于后续图像信号的处理。另外，由于探头旋转至少一周，基于探头的旋转时间与旋转周期的比值能够便捷地获取第一旋转角度。另外，由于探头在旋转中可能会出现转速不均的情况，通过基于运动信息获取第二旋转角度，能够获取探头旋转至第一旋转角度时探头的实际角度值，同时，通过将旋转周期的同一个旋转时间的第一旋转角度更新为相应的第二旋转角度，能够使旋转周期内的第一旋转角度更新为实际角度值，从而能够使多个图像信号与探头的实际角度值进行对应，进而能够在后续的圆周成像中修正因角度误差所出现的圆周畸变情况。另外，基于与第二旋转角度相关联的图像信号获取血管图像，能够使血管图像与探头获取该血管图像的实际角度值相对应，从而能够提高圆周成像所形成的血管图像的准确性。
另外，在本公开第一方面所涉及的血管成像系统中，可选地，所述传感模块包括临近所述探头设置的传感单元，所述传感单元与所述探头具有预设间隔并跟随所述探头旋转。在这种情况下，通过将传感单元临近探头进行设置，同时使传感单元跟随探头旋转，能够基于传感单元获取与探头相关的输出信息(例如，探头的加速度等)，从而能够基于传感单元跟随探头旋转所输出的输出信息获取探头的运动信息。
另外，在本公开第一方面所涉及的血管成像系统中，可选地，所述探头设置在所述传动轴的一端，且所述传动轴的轴向垂直于所述探头和所述传感单元的中心连线。在这种情况下，能够减少探头与传感单元的中心连线的距离(也即，能够减少探头与传感单元的空间距离)，从而能够减少探头与传感单元集成后的尺寸；同时，能够减少因探头与传感单元的空间距离较远所带来的误差，进而能够提高传感单元所获取的运动信息的准确性。
另外，在本公开第一方面所涉及的血管成像系统中，可选地，所述探头的几何中心位于所述传动轴的轴向的延长线上。在这种情况下，通过将几何中心设置在传动轴的轴向的延长线上，能够减少探头在旋转时沿向心方向对传动轴的挤压，减少探头在旋转时产生的额外的力矩或不平衡的力，同时能够减少探头的震动，从而能够提高探头与传动轴的平衡性，进而能够提高血管成像系统运行的稳定性。
另外，在本公开第一方面所涉及的血管成像系统中，可选地，还包括驱动模块，所述驱动模块配置为驱动所述探头旋转至少一个所述旋转周期。在这种情况下，能够对探头的旋转情况(例如，探头的转速)进行控制和调节，从而能够提高探头所获取图像信号的准确性。
另外，在本公开第一方面所涉及的血管成像系统中，可选地，所述运动信息包括用于表征所述探头的离心加速度的第一运动信息以及用于表征所述探头的重力加速度沿离心方向的分量的第二运动信息。在这种情况下，能够基于第一运动信息判断探头在旋转过程中是否存在卡顿等影响探头旋转的情况，能够便于后续对因探头卡顿等情况而出现的异常数据进行处理。另外，由于探头旋转的加速度会受重力加速度沿离心方向的分量的影响，由此通过降低第二运动信息带来的影响，能够提高后续的探头旋转的加速度分析的准确性，同时基于分量能够便于判断探头的位置和姿态。
另外，在本公开第一方面所涉及的血管成像系统中，可选地，所述计算模块基于所述探头的第二运动信息获取所述第二旋转角度。在这种情况下，由于探头的重力加速度沿离心方向的分量与重力加速度的方向所形成的夹角与探头的实际角度值相关(例如，当初始监测位置为探头水平放置时的位置时，夹角与探头的实际角度值相同)，由此能够基于第二旋转角度获取探头的实际角度值。
另外，在本公开第一方面所涉及的血管成像系统中，可选地，所述成像模块基于同一个所述旋转周期内的至少两个所述第二旋转角度的多张血管图像进行圆周成像。在这种情况下，基于至少两个第二旋转角度进行圆周成像，能够使所形成的血管图像更加完整。
另外，在本公开第一方面所涉及的血管成像系统中，可选地，所述运动信息还包括用于表征所述探头的角速度的第三运动信息，基于所述第三运动信息获取所述第二旋转角度。在这种情况下，由于探头的离心加速度与探头的角速度以及传动轴的旋转半径直接相关，而第三运动信息能够表征探头的角速度，由此基于第三运动信息获取第二旋转角度能够减少探头所受的其他作用力(例如，重力等)对后续计算第二旋转角度的影响，从而能够提高第二旋转角度的准确性，能够进一步提高血管成像系统获取血管图像的准确性。
本公开的第二方面提供一种基于本公开第一方面所涉及的血管成像系统的成像方法，包括获取至少一个所述旋转周期内的血管的图像数据，所述旋转周期为所述探头自所述初始监测位置旋转一周后返回所述初始监测位置的时间，所述图像数据至少包括多个与所述探头的第一旋转角度相关联的图像信号；获取所述探头的运动信息并基于所述运动信息获取所述探头的第二旋转角度；将在所述旋转周期内的同一个时刻的第一旋转角度更新为相应的所述第二旋转角度；并且基于与所述第二旋转角度相关联的图像信号获取所述血管图像。
在这种情况下，由于圆周成像需要探头获取血管内部至少一个完整圆周的图像信号，通过使探头旋转至少一个旋转周期，并获取至少一个旋转周期的图像数据，能够获取血管内部的至少一个完整圆周范围内的血管的图像数据，从而能够便于后续的圆周成像。另外，通过将图像信号与第一旋转角度进行关联，能够将探头旋转一周所接收的多个图像信号与所处的圆周内的第一旋转角度进行对应，从而能够便于后续图像信号的处理。另外，由于探头在旋转中可能会出现转速不均的情况，通过基于运动信息获取第二旋转角度，能够获取探头旋转至第一旋转角度时探头的实际角度值，同时，通过将旋转周期的同一个旋转时间的所述第一旋转角度更新为相应的第二旋转角度，能够使旋转周期内的第一旋转角度更新为实际角度值，从而能够使多个图像信号与探头的实际角度值进行对应，进而能够在后续的圆周成像中修正因角度误差所出现的圆周畸变情况。另外，基于与第二旋转角度相关联的图像信号获取血管图像，能够使血管图像与探头获取该血管图像的实际角度值相对应，从而能够提高圆周成像所形成的血管图像的准确性。
根据本公开，提供一种能够修正探头旋转的角度误差且能够准确地获取血管图像的血管成像系统及成像方法。
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公开。
图1是示出了本公开示例所涉及的血管成像系统的结构框图。
图2是示出了本公开示例所涉及的血管成像系统的应用场景的示意图。
图3是示出了本公开示例所涉及的采集模块的结构框图。
图4是示出了本公开示例所涉及的传感模块与探头相对位置的示意图。
图5A是示出了本公开示例所涉及的传感单元旋转前获取运动信息的结构示意图；图5B是示出了本公开示例所涉及的传感单元旋转时获取运动信息的结构示意图。
图6A是示出了本公开示例所涉及的探头静止时的输出信息的曲线图；图6B是示出了本公开示例所涉及的探头旋转时的输出信息的曲线图；图6C是示出了本公开示例所涉及的导管卡顿时的输出信息的曲线图。
图7是示出了本公开示例所涉及的成像方法的流程图。
具体实施方式
以下，参考附图，详细地说明本公开的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。
需要说明的是，本公开中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本公开提供一种血管成像系统(以下可以简称为成像系统或系统)，是用于对血管内部的血管壁进行圆周成像以获取血管图像的血管成像系统。通过本公开提供的血管成像系统，能够修正探头旋转的角度误差且能够准确地获取血管图像。
在本公开中，探头的旋转周期与探头的转速可以是预定值，也即是已知的值，由此在探头旋转预设时间后，能够获取探头在该预设时间的第一旋转角度。例如，当探头旋转一周的所需时间为1秒(也即，探头的旋转周期为1秒)，当探头旋转预设时间为0.25秒时，由此能够通过计算获得探头的第一旋转角度为90度。
在实际应用中，探头在旋转中可能会出现转速不均的情况，本公开的探头旋转的角度误差可以是指在探头旋转预设时间后，通过计算获得的探头的第一旋转角度与探头实际旋转的角度不一致。
本公开还提供一种成像方法，该成像方法可以应用于上述血管成像系统。
本公开涉及的血管成像系统还可以称为血管监测系统、血管图像数据处理系统、超声波监测系统、超声成像装置或医用成像装置等。本公开涉及的血管成像系统可以适用于对血管内部中的任何位置(例如，血管壁等)进行准确成像。
本公开涉及的血管成像系统可以适用于沿血管内部的任何方向(例如，血流方向等)对血管内部进行准确成像。本公开涉及的血管成像系统可以适用于对血管内部中的任何目标(例如，血管的内部结构或血栓位置等)进行准确成像。本公开涉及的血管成像系统可以基于对血管内部进行准确成像以获取血管信息(例如，血流速度、血管直径或血管壁病变情况等)。
本公开涉及的血管成像系统可以是血管内超声成像系统(IVUS)或血管内相干光成像系统(OCT)。在一些示例中，血管成像系统可以基于超声波进行探测。由此，能够基于超声波的高穿透性对较深的组织细胞进行探测。在另一些示例中，血管成像系统可以基于光波进行探测。在这种情况下，由于光波的传播速度较快，光波传输至血管成像系统的时间较短，能够便于血管成像系统在一定时间内获取较多的光信息，从而能够提高成像的精度。
在一些示例中，圆周成像可以是指血管成像系统中的探头围绕被检者的待检测部位旋转，同时获取被检者的待检测部位的多个不同角度的图像，并基于多个该图像形成三维立体图像或二维断面图像中的至少一种。
以下以对血管内部的血管壁进行圆周成像为例描述本公开的示例，并且这样的描述并不限制本公开的范围，对于本领域技术人员而言，可以使用本公开所涉及的血管成像系统对患者的其他需成像的位置(例如，口腔或胃部等)进行圆周成像而没有限制。
图1是示出了本公开示例所涉及的血管成像系统1的结构框图。
图2是示出了本公开示例所涉及的血管成像系统1的应用场景的示意图。
在一些示例中，参见图1，血管成像系统1可以包括采集模块2、传感模块3、成像模块4、以及计算模块5。其中，采集模块2可以用于获取血管内的图像信号，传感模块3可以用于获取运动信息(稍后描述)，计算模块5可以用于对运动信息进行计算并修正角度误差(稍后描述)，并且成像模块4可以用于获取血管图像。
在一些示例中，本公开涉及的血管成像系统1可以应用于如图2所示的应用场景中。在一些示例中，可以通过采集模块2获取被检者6的血管内的图像信号(参见图2)。
在一些示例中，采集模块2可以与成像模块4连接并将图像信号发送至成像模块4，成像模块4可以基于图像信号进行圆周成像以获取血管图像。
图3是示出了本公开示例所涉及的采集模块2的结构框图。
在一些示例中，参见图3，采集模块2可以包括探头20，探头20可以用于采集图像信号。
在一些示例中，探头20可以置入被检者6的血管内并可以向血管壁发射成像信号。在一些示例中，探头20可以是超声换能器，成像信号可以是超声信号(例如，超声脉冲等)。在一些示例中，超声换能器可以沿着血管径向向血管壁发射超声脉冲，并接收带有血管信息的超声回波(也即，图像信号)。在另一些示例中，成像信号也可以是光信号、电磁波信号等。在一些示例中，由于血管通常为管状结构，血管径向可以是指与血管轴线相垂直的方向。
在一些示例中，探头20可以具有多个振子，多个振子可以用于产生脉冲状或连续波状的超声信号，并可以基于多个超声脉冲形成超声波束。
在一些示例中，探头20可以旋转以采集多个角度的图像信号。由此，能够便于后续对多个角度的图像信号进行圆周成像。
图4是示出了本公开示例所涉及的传感模块3与探头20相对位置的示意图。
在一些示例中，参见图3和图4，采集模块2可以包括传动轴21。
在一些示例中，探头20可以与传动轴21连接(参见图4)。由此，探头20能够随传动轴21旋转。
在一些示例中，探头20可以设置在传动轴21的一端(参见图4)。
在一些示例中，探头20可以具有规则的几何形状，例如正方形、圆形或六边形等。
在一些示例中，探头20的几何中心可以位于传动轴21的轴向的延长线上(参见图4)。在这种情况下，通过将几何中心设置在传动轴21的轴向的延长线上，能够减少探头20在旋转时沿向心方向对传动轴21的挤压，减少探头20在旋转时产生的额外的力矩或不平衡的力，同时能够减少探头20的震动，从而能够提高探头20与传动轴21的平衡性，进而能够提高血管成像系统1运行的稳定性。
在一些示例中，传动轴21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20采集的图像信号的第一传输单元23(参见图4)。在一些示例中，第一传输单元23可以与成像模块4以及计算模块5连接。由此，能够将探头20所采集的图像信号通过第一传输单元23发送至成像模块4以及计算模块5。
在一些示例中，参见图3和图4，采集模块2可以包括导管22。在一些示例中，导管22可以沿着血管延伸至体外且具有用于容纳探头20和传动轴21的内腔(参见图4)。在一些示例中，探头20可以在导管22的内腔中进行旋转。在一些示例中，传动轴21的轴向可以与导管22的轴向相同，换言之，传动轴21的轴向可以与导管22的轴向重合，并同时为垂直于探头20和传感单元30(稍后描述)的中心连线的方向。
在一些示例中，传动轴21和探头20可以设置在导管22中(参见图4)，并可以相对于导管22移动。
在一些示例中，导管22、探头20和传动轴21可以设置在被检者6的血管内。例如，如图2所示，医务工作者可以首先从被检者6身上的某个部位(例如，桡动脉或股动脉处等)穿刺，并沿着血管将导管22推进到被检者6的血管内的某一位置，使得导管22中的探头20置于被检者6的血管内的该位置。由此，能够使采集模块2获取该位置的图像数据(稍后描述)。
在一些示例中，导管22的横截面可以为圆形。在这种情况下，能够减少导管22与血管之间的摩擦，进而能够减少血管损伤的风险。
在一些示例中，探头20可以与传动轴21连接并随传动轴21旋转至少一个旋转周期。例如，可以旋转一个、两个、三个、四个、五个、六个或十个旋转周期。
在一些示例中，旋转周期可以为探头20自初始监测位置旋转一周后返回初始监测位置的时间。在一些示例中，旋转周期可以为探头20自初始监测位置绕传动轴21的轴向旋转一周后返回初始监测位置的时间。
在一些示例中，初始监测位置可以是指探头20在随传动轴21旋转前所处的位置。换言之，初始监测位置可以是指探头20开始采集图像信号时所处的位置。在一些示例中，初始监测位置可以基于需求设置，例如，可以将探头20水平放置以设置初始监测位置。
在一些示例中，采集模块2可以配置为基于探头20获取至少一个旋转周期内的血管的图像数据。在这种情况下，由于圆周成像需要探头20获取血管内部至少一个完整圆周的图像信号，通过使探头20旋转至少一个旋转周期，并使采集模块2获取至少一个旋转周期的图像数据，能够获取血管内部的至少一个完整圆周范围内的血管的图像数据，从而能够便于后续的圆周成像。
在一些示例中，图像数据可以包括多个与探头20的第一旋转角度相关联的图像信号。在这种情况下，通过将图像信号与第一旋转角度进行关联，能够将探头20旋转一周所接收的多个图像信号与所处的圆周内的第一旋转角度进行对应，从而能够便于后续图像信号的处理。在另一些示例中，图像数据也可以包括血流速度或血管内部压力。
在一些示例中，“与探头20的第一旋转角度相关联的图像信号”可以是指当探头20开始旋转至探头20的第一旋转角度时，探头20所收集的图像信号。
在一些示例中，第一旋转角度可以基于探头20的旋转时间与旋转周期的比值得到，例如，当旋转周期为1毫秒且探头20的旋转时间为0.25毫秒时，第一旋转角度可以为90度。在一些示例中，第一旋转角度可以小于等于360度。例如，第一旋转角度可以为90度、180度、270度或360度等。在这种情况下，由于探头20旋转至少一周，基于探头20的旋转时间与旋转周期的比值能够便捷地获取第一旋转角度。
在一些示例中，旋转时间可以由探头20自初始监测位置开始旋转时获取。在一些示例中，旋转时间可以是指单个旋转周期内探头20所旋转的时间。换言之，旋转时间可以是指探头20到达第一旋转角度时的时刻与探头20位于初始监测位置时的时刻的差值。
在一些示例中，血管成像系统1还可以包括驱动模块，驱动模块可以配置为驱动探头20旋转至少一个旋转周期。在这种情况下，能够对探头20的旋转情况(例如，探头20的转速)进行控制和调节，从而能够提高探头20所获取图像信号的准确性。
在一些示例中，驱动模块可以与传动轴21连接，并驱动传动轴21旋转。
在一些示例中，驱动模块可以控制传动轴21相对于血管移动。
在一些示例中，驱动模块可以为电机。在一些示例中，可以基于电机的实时旋转角度获取探头20的第一旋转角度。在一些示例中，可以基于电机的转速获取探头20的旋转周期。
在一些示例中，参见图4，传感模块3可以具有传感单元30以及与计算模块5连接的第二传输单元31(稍后描述)。
在一些示例中，传感单元30可以用于获取探头20的运动信息(稍后描述)。
在一些示例中，传感模块3可以包括临近探头20设置的传感单元30。在一些示例中，传感单元30可以与探头20具有预设间隔Q并随着探头20旋转。在这种情况下，通过将传感单元3临近探头20进行设置，同时使传感单元30跟随探头20旋转，能够基于传感单元30获取与探头20相关的输出信息(例如，探头20的加速度等)，从而能够基于传感单元30跟随探头20旋转所输出的输出信息获取探头20的运动信息。
在一些示例中，预设间隔Q可以是指传感单元30与探头20沿传动轴21的径向的距离(参见图4)。在一些示例中，预设间隔Q可以为经人工设定的传感单元30与探头20沿传动轴21的径向的距离。在一些示例中，预设间隔Q可以基于实际需求进行任意调整。例如，可以增大预设间隔Q或减小预设间隔Q。
在一些示例中，传感单元30可以沿传动轴21的径向设置。
在一些示例中，传感单元30可以沿传动轴21的径向的投影线方向设置(参见图4)，换言之，传感单元30可以沿传动轴21的径向排布。在一些示例中，传感单元30与探头20可以是平行设置的。在一些示例中，传感单元30与探头20可以与传动轴21的轴向平行。在这种情况下，相较于传感单元30沿传动轴21的轴向设置的方式，由于传感单元30具有一定的体积，通过沿传动轴21的径向的投影线方向设置传感单元30能够降低探头20的集成难度。
在一些示例中，输出信息可以是传感单元30的加速度的值，也即，可以为离心加速度的值与重力加速度沿离心方向的分量的值的和。在一些示例中，离心方向可以是指探头20旋转时，探头20的离心加速度的方向。在一些示例中，探头20的离心方向可以与传感单元30的离心方向相同。
在一些示例中，可以基于探头20获取输出信息，输出信息可以与运动信息相关。
在一些示例中，传动轴21的轴向可以垂直于探头20和传感单元30的中心连线。在这种情况下，能够减少探头20与传感单元30的中心连线的距离(也即，能够减少探头20与传感单元30的空间距离)，从而能够减少探头20与传感单元30集成后的尺寸；同时，能够减少因探头20与传感单元30的空间距离较远所带来的误差，进而能够提高传感单元30所获取的运动信息的准确性。
在另一些示例中，空间距离可以大于预设间隔Q。在一些示例中，传感单元30可以具有规则的几何形状，例如正方形、圆形或六边形等。
在一些示例中，运动信息可以是指探头20转动的加速度信息，也即加速度的数值。在一些示例中，加速度的数值可以为探头20的离心加速度与探头20的重力加速度沿离心方向的分量的和。
在一些示例中，运动信息可以包括第一运动信息和第二运动信息。
在一些示例中，第一运动信息可以用于表征探头20的离心加速度。在这种情况下，能够基于第一运动信息判断探头20在旋转过程中是否存在卡顿等影响探头20旋转的情况，能够便于后续对因探头20卡顿等情况而出现的异常数据进行处理。
在一些示例中，第二运动信息可以用于表征探头20的重力加速度沿离心方向的分量。在这种情况下，由于探头20旋转的加速度会受重力加速度沿离心方向的分量的影响，由此通过降低第二运动信息带来的影响，能够提高后续的探头20旋转的加速度分析的准确性，同时基于分量能够便于判断探头20的位置和姿态。
在一些示例中，可以基于传感单元30的离心加速度获取第一运动信息。在一些示例中，可以基于传感单元30的重力加速度沿离心方向的分量获取第二运动信息。具体地，可以使传感单元30与探头20相对固定并一同旋转。在这种情况下，传感单元30的运动信息在一定程度上能够反映探头20的运动信息，由此能够通过传感单元30获取第一运动信息和第二运动信息。
图5A是示出了本公开示例所涉及的传感单元30旋转前获取运动信息的结构示意图。图5B是示出了本公开示例所涉及的传感单元30旋转时获取运动信息的结构示意图。图5A和图5B为图4中视角方向A的侧视图。
在一些示例中，参见图5A，当传感单元30旋转前，可以将探头20水平放置在初始监测位置。以下为方便描述，可以用ac代表传感单元30的离心加速度，g0代表传感单元30的重力加速度。
在一些示例中，传感单元30的离心加速度ac可以满足公式：
ac＝(2πf)2r
其中，f为探头20的转速，r为离心半径；离心半径r可以是指传感单元30的质心与导管22的旋转中心的距离，转速f可以是指传动轴21每秒旋转的圆周数。
在一些示例中，重力加速度沿离心方向的分量可以用g1表示。在一些示例中，g1可以满足公式：
其中，t为旋转时间，T为旋转周期，2π为360度。
在一些示例中，导管22可以水平放置，此时，当探头20水平放置于初始监测位置时，可以认为离心加速度与重力加速度的方向相同(参见图5A)。
在一些示例中，当离心加速度与重力加速度的方向相同时，输出信息可以为离心加速度的值与重力加速度的值之和。
在一些示例中，参见图5B，当传感单元30旋转时，离心加速度与重力加速度的方向可以不同。例如，如图5B所示，当第一旋转角度为90度时，输出信息可以为离心加速度的值。在这种情况下，由于第一旋转角度为90度，传感单元30的离心加速度的方向(也即，离心方向)与传感单元30的重力加速度的方向垂直，由此传感单元30的重力加速度沿离心方向的分量为0。
需要说明的是，上述图5A和图5B只是示例性的图，本领域技术人员可以通过简单推理获取输出信息与运动信息的关系，并不构成对本公开的限制。以下为方便描述，可以使用ε表示输出信息。
在一些示例中，输出信息可以满足公式：
ε＝ac+g1
图6A是示出了本公开示例所涉及的探头20静止时的输出信息的曲线图。图6B是示出了本公开示例所涉及的探头20旋转时的输出信息的曲线图。图6C是示出了本公开示例所涉及的导管22卡顿时的输出信息的曲线图。
在一些示例中，参见图6A，由于此时的探头20为静止，输出信息可以不变。在一些示例中，输出信息可以为重力加速度沿传动轴21径向的分量。
在一些示例中，参见图6B，输出信息可以为离心加速度的值与重力加速度沿离心方向的分量的值的和(也即输出信息可以为第一运动信息与第二运动信息的和)。在一些示例中，可以基于输出信息获取离心加速度的值与重力加速度沿离心方向的分量的值。在这种情况下，由于探头20与传感单元30相对固定且一同旋转，能够基于输出信息获取运动信息，从而能够进一步获取第一运动信息和第二运动信息。
在一些示例中，参见图6C，当导管22短暂卡顿时，由于导管22的转速降低，离心加速度会相应地减小，因此输出信息也会随之减小。换言之，可以通过输出信息的变化判断导管22是否发生了卡顿。
在一些示例中，血管成像系统1可以包括计算模块5(参见图1)，计算模块5可以与传感模块3连接。
在一些示例中，传感模块3可以将运动信息发送至计算模块5。
在一些示例中，计算模块5可以基于运动信息获取第二旋转角度。在一些示例中，第二旋转角度可以为探头20的实际角度值，也即探头20的实际的旋转角度值。在这种情况下，由于探头20在旋转过程中可能会出现误差(例如，转速不均等)，可能会导致第一旋转角度与实际角度值不符，通过基于运动信息获取第二旋转角度，能够获取探头20旋转至第一旋转角度时探头20的实际角度值。
在一些示例中，计算模块5可以基于探头20的第二运动信息获取第二旋转角度。在这种情况下，由于探头20的重力加速度沿离心方向的分量与重力加速度的方向所形成的夹角与探头20的实际角度值相关(例如，当初始监测位置为探头20水平放置时的位置时，夹角与探头20的实际角度值相同)，由此能够基于第二旋转角度获取探头20的实际角度值。
在一些示例中，继续参见图5A和图5B，当初始监测位置为探头20水平放置时的位置时，此时重力加速度沿离心方向的分量与重力加速度的夹角即为第二旋转角度(也即，实际角度值)。由此，能够基于第二运动信息获取第二旋转角度。
在另一些示例中，当放置于初始监测位置的探头20与水平方向具有夹角时，此时重力加速度沿离心方向的分量与传感单元30的朝向的夹角即为第二旋转角度。
在一些示例中，初始监测位置可以用于指示传感单元30的朝向。在一些示例中，传感单元30的朝向可以是指传感单元30沿导管22的径向远离探头20的方向。例如，当初始监测位置为探头20水平放置时的位置且沿导管22的轴向观察(也即，如图4所示的视角方向A)传感单元30位于探头20的下方时，传感单元30的朝向可以为竖直向下。在一些示例中，当导管22沿水平方向放置时，传感单元30的朝向可以与重力加速度的方向相同。
在一些示例中，传感单元30可以为加速度传感器。
在另一些示例中，传感单元30也可以为陀螺仪。
在一些示例中，运动信息还可以包括用于表征探头20的角速度的第三运动信息。在一些示例中，可以基于传感单元30获取第三运动信息。在一些示例中，传感单元30的输出信息可以为角速度。
在一些示例中，计算模块5可以基于第三运动信息获取第二旋转角度。在这种情况下，由于探头20的离心加速度与探头20的角速度以及传动轴21的旋转半径直接相关，而第三运动信息能够表征探头20的角速度，由此基于第三运动信息获取第二旋转角度能够减少探头20所受的其他作用力(例如，重力等)对后续计算第二旋转角度的影响，从而能够提高第二旋转角度的准确性，能够进一步提高血管成像系统1获取血管图像的准确性。
在一些示例中，计算模块5可以获取旋转周期内多个旋转时间所对应的探头20的角速度，并基于多个旋转时间所对应的探头20的角速度形成角速度曲线。
在一些示例中，计算模块5可以对角速度曲线进行积分处理。在这种情况下，能够获取多个旋转时间所对应的多个时刻下的探头20的实际角度值(也即，第二旋转角度)，从而能够便于后续将多个旋转时间所对应的探头20的第一旋转角度更新为第二旋转角度。
在一些示例中，计算模块5可以对运动信息进行去噪处理。在一些示例中，去噪处理可以包括移动平均滤波、中值滤波、卡尔曼滤波和/或小波变换中的至少一种。由此，能够降低噪声对图像数据的影响，从而能够提高图像数据的准确性。
在一些示例中，计算模块5可以与采集模块2连接并接收图像信号。
在一些示例中，计算模块5可以接收多个与探头20的第一旋转角度相关联的图像信号。在一些示例中，多个与探头20的第一旋转角度相关联的图像信号可以与旋转时间相对应，换言之，与第一旋转角度相关联的图像信号可以有多个，并且每一个图像信号可以有对应的旋转时间。
在一些示例中，计算模块5可以将旋转周期的同一个时刻的第一旋转角度更新为相应的第二旋转角度。在这种情况下，通过将旋转周期的同一个旋转时间的第一旋转角度更新为相应的第二旋转角度，能够使旋转周期内的第一旋转角度更新为实际角度值，从而能够使多个图像信号与探头20的实际角度值进行对应，进而能够在后续的圆周成像中修正因角度误差所出现的圆周畸变情况。
在一些示例中，计算模块5可以更新单个旋转周期内的多个第一旋转角度为多个相对应的第二旋转角度。例如，可以更新首个旋转周期的多个第一旋转角度为相对应的多个第二旋转角度。
在一些示例中，计算模块5可以更新多个旋转周期内的第一旋转角度为相对应的第二旋转角度。
在一些示例中，计算模块5可以具有存储单元，存储单元可以用于存储多个旋转周期内的旋转时间与与该旋转时间相对应的多个图像信号。在这种情况下，能够便于计算模块5调取旋转时间与图像信号的相对关系，并能够将旋转时间所对应时刻的第一旋转角度更新为第二旋转角度。
如上所述，在一些示例中，图像信号可以与第二旋转角度相关联。在这种情况下，能够使图像信号与探头20的实际角度值相对应，从而能够修正探头20旋转的角度误差。
在一些示例中，血管成像系统1可以包括成像模块4(参见图1)。
在一些示例中，成像模块4可以用于获取血管图像。在一些示例中，成像模块4可以基于图像信号成像以获取血管图像。在一些示例中，成像模块4可以通过圆周成像以获取血管图像。
在一些示例中，图像信号可以包括超声图像信号和光图像信号。
在一些示例中，若探头20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4可以基于超声图像信号生成多张血管内的超声血管图像，成像模块4可以基于光图像信号生成多张血管内的OCT(光学相干断层扫描)血管图像。
在一些示例中，成像模块4可以将超声血管图像与对应的OCT血管图像进行合成，从而获得多张血管图像。
在一些示例中，成像模块4可以包括信号放大单元和信号转换单元。
在一些示例中，信号放大单元可以用于放大图像信号，并将放大后的图像信号发送至信号转换单元。
在一些示例中，信号转换单元可以用于将放大后的图像信号转换为经数字化的图像信号。在一些示例中，成像模块4可以基于经数字化的图像信号成像以获取血管图像。
在一些示例中，成像模块4可以配置为基于第二旋转角度相关联的图像信号获取血管图像。在这种情况下，基于与第二旋转角度相关联的图像信号获取血管图像，能够使血管图像与探头20获取该血管图像的实际角度值相对应，从而能够提高圆周成像所形成的血管图像的准确性。
在一些示例中，成像模块4可以基于同一个旋转周期内的至少两个第二旋转角度的多张血管图像进行圆周成像。在这种情况下，基于至少两个第二旋转角度进行圆周成像，能够使所形成的血管图像更加完整。
在一些示例中，成像模块4可以基于同一个旋转周期内的多个第二旋转角度的多张血管图像进行圆周成像。
在一些示例中，成像模块4可以基于多个旋转周期进行多次圆周成像以获取多张血管图像。
在一些示例中，继续参见图1，血管成像系统1还可以包括显示模块7。在一些示例中，显示模块7可以用于显示血管图像。
在一些示例中，显示模块7可以与成像模块4连接并接收成像模块4的血管图像。在一些示例中，显示模块7可以对血管图像进行图像处理。
在一些示例中，图像处理可以包括亮度校正、灰度校正、锐度校正或色彩校正中的至少一种。
在一些示例中，成像模块4、计算模块5和显示模块7可以集成为一体。
本公开还涉及一种成像方法。成像方法可以应用于上述的血管成像系统1。以下结合图7详细描述本公开所涉及的成像方法。
图7是示出了本公开示例所涉及的成像方法的流程图。
在一些示例中，参见图7，成像方法可以包括获取至少一个旋转周期内的血管的图像数据(步骤S101)、获取探头20的运动信息并基于运动信息获取探头20的第二旋转角度(步骤S102)、将在旋转周期内的同一个时刻的第一旋转角度更新为相应的第二旋转角度(步骤S103)、并且基于与第二旋转角度相关联的图像信号获取血管图像(步骤S104)。
在一些示例中，在步骤S101中，旋转周期可以为探头20自初始监测位置旋转一周后返回初始监测位置的时间。在这种情况下，由于圆周成像需要探头20获取血管内部至少一个完整圆周的图像信号，通过使探头20旋转至少一个旋转周期，并获取至少一个旋转周期的图像数据，能够获取血管内部的至少一个完整圆周范围内的血管的图像数据，从而能够便于后续的圆周成像。
在一些示例中，图像数据可以至少包括多个与探头20的第一旋转角度相关联的图像信号。在这种情况下，通过将图像信号与第一旋转角度进行关联，能够将探头20旋转一周所接收的多个图像信号与所处的圆周内的第一旋转角度进行对应，从而能够便于后续图像信号的处理。
在一些示例中，第一旋转角度可以基于探头20的旋转时间与旋转周期的比值获取且小于等于360度。
在一些示例中，在步骤S102中，基于传感单元30可以获取探头20的运动信息。
在一些示例中，运动信息可以包括第一运动信息和第二运动信息。
在一些示例中，第一运动信息可以用于表征探头20的离心加速度。
在一些示例中，第二运动信息可以用于表征探头20的重力加速度沿离心方向的分量。
在一些示例中，可以基于运动信息获取探头20的第二旋转角度。在这种情况下，由于探头20在旋转中可能会出现转速不均的情况，通过基于运动信息获取第二旋转角度，能够获取探头20旋转至第一旋转角度时探头20的实际角度值。
在一些示例中，在步骤S103中，可以将在旋转周期内的同一个时刻的第一旋转角度更新为相应的第二旋转角度。在这种情况下，通过将在旋转周期内的同一个旋转时间的第一旋转角度更新为相应的第二旋转角度，能够使旋转周期内的第一旋转角度更新为实际角度值，从而能够使多个图像信号与探头20的实际角度值进行对应，进而能够在后续的圆周成像中修正因角度误差所出现的圆周畸变情况。
在一些示例中，在步骤S104中，可以基于与第二旋转角度相关联的图像信号获取血管图像。在这种情况下，基于与第二旋转角度相关联的图像信号获取血管图像，能够使血管图像与探头20获取该血管图像的实际角度值相对应，从而能够提高圆周成像所形成的血管图像的准确性。
如上所述，根据本公开所涉及的成像方法，能够修正探头20旋转的角度误差且能够准确地获取血管图像。
虽然以上结合附图和示例对本公开进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本公开。本领域技术人员在不偏离本公开的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本公开进行变形和变化，这些变形和变化均落入本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种血管成像系统，所述血管成像系统用于对血管内部的血管壁进行圆周成像以获取血管图像，其特征在于，包括采集模块、传感模块、成像模块、以及计算模块，所述采集模块包括探头和传动轴，所述探头与所述传动轴连接并随所述传动轴旋转至少一个旋转周期，所述采集模块配置为基于所述探头获取至少一个所述旋转周期内的血管的图像数据，所述旋转周期为所述探头自初始监测位置旋转一周后返回所述初始监测位置的时间，所述图像数据至少包括多个与所述探头的第一旋转角度相关联的图像信号，所述第一旋转角度基于所述探头的旋转时间与所述旋转周期的比值获取且小于等于360度；所述传感模块配置为获取所述探头的运动信息，并将所述运动信息发送至所述计算模块；所述计算模块配置为基于所述运动信息获取所述探头的第二旋转角度，并将在所述旋转周期内的同一个时刻的所述第一旋转角度更新为相应的所述第二旋转角度；所述成像模块配置为基于与所述第二旋转角度相关联的图像信号获取所述血管图像。
2.根据权利要求1所述的血管成像系统，其特征在于，所述传感模块包括临近所述探头设置的传感单元，所述传感单元与所述探头具有预设间隔并跟随所述探头旋转。
3.根据权利要求2所述的血管成像系统，其特征在于，所述探头设置在所述传动轴的一端，且所述传动轴的轴向垂直于所述探头和所述传感单元的中心连线。
4.根据权利要求1所述的血管成像系统，其特征在于，所述探头的几何中心位于所述传动轴的轴向的延长线上。
5.根据权利要求1所述的血管成像系统，其特征在于，还包括驱动模块，所述驱动模块配置为驱动所述探头旋转至少一个所述旋转周期。
6.根据权利要求1所述的血管成像系统，其特征在于，所述运动信息包括用于表征所述探头的离心加速度的第一运动信息以及用于表征所述探头的重力加速度沿离心方向的分量的第二运动信息。
7.根据权利要求6所述的血管成像系统，其特征在于，所述计算模块基于所述探头的第二运动信息获取所述第二旋转角度。
8.根据权利要求1所述的血管成像系统，其特征在于，所述成像模块基于同一个所述旋转周期内的至少两个所述第二旋转角度的多张血管图像进行圆周成像。
9.根据权利要求1所述的血管成像系统，其特征在于，所述运动信息还包括用于表征所述探头的角速度的第三运动信息，基于所述第三运动信息获取所述第二旋转角度。
10.一种基于权利要求1至9任一项所述的血管成像系统的成像方法，其特征在于，包括获取至少一个所述旋转周期内的血管的图像数据，所述旋转周期为所述探头自所述初始监测位置旋转一周后返回所述初始监测位置的时间，所述图像数据至少包括多个与所述探头的第一旋转角度相关联的图像信号；获取所述探头的运动信息并基于所述运动信息获取所述探头的第二旋转角度；将在所述旋转周期内的同一个时刻的所述第一旋转角度更新为相应的所述第二旋转角度；并且基于与所述第二旋转角度相关联的图像信号获取所述血管图像。
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