ES2714163T3

ES2714163T3 - Sistema y método de caracterización de tejidos vasculares

Info

Publication number: ES2714163T3
Application number: ES03793365T
Authority: ES
Inventors: Anuja Nair; Geoffrey Vince; Jon Klingensmith; Barry Kuban
Original assignee: Cleveland Clinic Foundation
Current assignee: Cleveland Clinic Foundation
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2019-05-27
Anticipated expiration: 2023-08-25
Also published as: WO2004017835A1; EP1536727B1; EP1534139A4; EP1534137B1; DK1534139T3; EP1534137A2; AU2003265629A1; HUE043507T2; SI1534139T1; EP1534137A4; TR201902962T4; AU2003265645A1; JP5362663B2; JP2005536265A; PT1534139T; JP4481824B2; JP4773092B2; AU2003268254A8; JP2011036680A; EP1536727A2

Abstract

Un método para caracterizar tejido vascular, que comprende; recibir datos de retrodispersión de RF IVUS recopilados previamente (610) de una porción de un objeto (616) vascular; usar (612) al menos dichos datos de retrodispersión de RF para construir una primera imagen de dicha porción de dicho objeto vascular; preparar (614) una histología de dicha porción de dicho objeto vascular con un proceso de fijación y tinción; usar (618) dicha histología para construir una segunda imagen de dicha porción de dicho objeto vascular; caracterizar al menos una parte de dicha histología; identificar una región de interés, ROI, de dicha segunda imagen, correspondiendo dicho ROI a dicha al menos una parte de dicha histología; identificar (620) al menos un punto de referencia (A) común a un contorno correspondiente de cada una de dichas primera y segunda imágenes y usar dicho al menos un punto de referencia para identificar una región de dicha primera imagen que corresponde sustancialmente a dicha ROI de dicha segunda imagen; identificar (622) una parte de dichos datos de retrodispersión de RF correspondientes a dicha región de dicha primera imagen; realizar una transformación de frecuencia (624) en dicha parte de dichos datos de retrodispersión de RF; identificar (626) una pluralidad de parámetros de dichos datos de retrodispersión de RF que incluyen una retrodispersión integrada y al menos uno de: potencia máxima, potencia mínima, frecuencia a la potencia máxima, frecuencia a la potencia mínima, intercepción y, pendiente, ajuste de banda media, en donde dicha transformación de frecuencia (624) se realiza antes de dicha identificación de dicha pluralidad de parámetros de dichos datos de retrodispersión de RF y de tal manera que dicha pluralidad de parámetros se identifique a partir del resultado de dicha transformación de frecuencia; y almacenar (628) dicha pluralidad de parámetros y dicha caracterización de dicha al menos una parte de dicha histología; en donde dicha etapa de identificar al menos un punto de referencia comprende además aplicar un algoritmo morfométrico para alinear el al menos un punto de referencia de dicha segunda imagen para que coincida sustancialmente con el al menos un punto de referencia de dicha primera imagen; y en donde el método comprende, además: recibir un segundo conjunto de datos de retrodispersión de RF IVUS recopilados previamente de un segundo objeto vascular; realizar la transformación de frecuencia en al menos una parte de dicho segundo conjunto de datos de retrodispersión de RF para producir un tercer conjunto de datos; identificar al menos otro parámetro de un tercer conjunto de datos; y utilizando dicho al menos otro parámetro, dicha pluralidad de parámetros y dicha caracterización de dicha al menos una parte de dicha histología para caracterizar al menos una parte de dicho segundo objeto vascular.

Description

DESCRIPCION

Sistema y metodo de caracterizacion de tejidos vasculares.

Antecedentes de la invencion

1. Campo de la invencion.

La presente invencion se refiere a tejido vascular, o mas particularmente, a un sistema y metodo de uso de datos retrogrados y parametros conocidos para caracterizar tejido vascular.

2. Descripcion de la tecnica relacionada

La presente invencion se refiere a las tecnicas de analisis de ultrasonido intravascular (IVUS). Encuentra una aplicacion particular a un sistema y metodo para la identificacion de componentes cuantitativos dentro de un objeto vascular, incluida la caracterizacion de tejido. Debe apreciarse que, si bien la presente invencion se describe en terminos de un dispositivo ultrasonico, o mas particularmente el uso de datos de IVUS (o una transformacion de estos) para caracterizar un objeto vascular, la presente invencion no esta tan limitada. Asf, por ejemplo, tambien se contempla el uso de datos retrodispersados (o una transformacion de estos) para caracterizar cualquier tipo de tejido o composicion.

Las imagenes ultrasonicas de partes del cuerpo de un paciente proporcionan una herramienta util en diversas areas de la practica medica para determinar el mejor tipo y curso de un tratamiento. La obtencion de imagenes de los vasos coronarios de un paciente mediante tecnicas ultrasonicas puede proporcionar a los medicos informacion valiosa. Por ejemplo, los datos de la imagen pueden mostrar la extension de una estenosis en un paciente, revelar la progresion de la enfermedad, ayudar a determinar si los procedimientos como la angioplastia o la aterectomfa estan indicados o si pueden justificarse procedimientos mas invasivos.

El documento US6200268B1 describe un metodo y un sistema para caracterizar los componentes de la placa dentro de un objeto vascular. El objeto vascular se escanea con un dispositivo ultrasonico y se recogen los datos de la senal de retrodispersion. Se preparan y digitalizan imagenes de histologfa que corresponden a las secciones vasculares escaneadas.

Otro documento "Evaluacion de algoritmos espectrales para predecir la composicion de la placa aterosclerotica con datos ecograficos intravasculares normalizados y sin procesar" por Nair, A. et al., Ultrasound in Medicine and Biology, vol. 27, No. 10, pp. 1319-1331, se relaciona con el analisis espectral de datos intravasculares retrogrados y la caracterizacion de la placa.

En un sistema tfpico de imagenes de ultrasonido, un transductor ultrasonico esta conectado al extremo de un cateter que se maneja con cuidado a traves del cuerpo de un paciente hasta un punto de interes, como dentro de un vaso sangumeo. El transductor puede ser un cristal o sonda de un solo elemento que se escanea o gira mecanicamente hacia atras y hacia adelante para cubrir un sector en un rango angular seleccionado. Las senales acusticas se transmiten y se reciben los ecos (o retrodispersion) de estas senales acusticas. Los datos de retrodispersion pueden usarse para identificar el tipo o la densidad de un tejido escaneado. A medida que la sonda se desplaza por el sector, muchas lmeas acusticas se procesan creando una imagen del paciente en forma de sector. Despues de recopilar los datos, se reconstruye una imagen del vaso sangumeo (es decir, una imagen IVUS) utilizando tecnicas bien conocidas. Luego, un cardiologo analiza visualmente esta imagen para evaluar los componentes del vaso y el contenido de placa.

Normalmente, los datos de la imagen ultrasonica se transfieren a una cinta de video VHS, se digitalizan y luego se analizan. Sin embargo, este proceso pierde la resolucion de la imagen ya que la cinta de video generalmente tiene una resolucion mas baja que los datos de retrodispersion recopilados originalmente. La perdida de resolucion de la imagen puede resultar en una evaluacion inexacta de un vaso y su contenido de placa. Ademas, ciertas caractensticas de la imagen, como el brillo y el contraste, seran diferentes para diferentes pacientes o podnan variar para el mismo paciente si el cardiologo vana la configuracion de la consola IVUS. Las imagenes que se graban en las cintas de video son las mismas que se ven en la pantalla de la consola IVUS y, por lo tanto, estan sujetas a la configuracion de la consola. Dado que la placa (o el tipo de tejido) se identifica por su aparicion en la pantalla, se pueden producir errores en el analisis si la configuracion de la pantalla se ha modificado. Otro inconveniente es que cierta informacion (por ejemplo, la composicion del tejido, etc.) no se puede discernir facilmente a partir de una imagen IVUS (al menos no hasta cierto grado de certeza). Por lo tanto, sena ventajoso tener un sistema y un metodo para caracterizar y/o visualizar un objeto vascular que supere al menos uno de estos inconvenientes.

Resumen de la invencion

La presente invencion proporciona un sistema de acuerdo con la reivindicacion 8 y un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que se usan datos retrogrados y parametros conocidos para caracterizar el tejido vascular.

Las realizaciones de la presente invencion funcionan de acuerdo con un dispositivo ultrasonico y un dispositivo informatico que comprende una aplicacion de caracterizacion y una base de datos. Espedficamente, el dispositivo ultrasonico (por ejemplo, la consola de ultrasonido intravascular (IVUS) y el cateter IVUS) se utiliza para adquirir datos de retrodispersion de RF (es decir, datos de IVUS) de un vaso sangumeo. Por ejemplo, se puede conectar un transductor al extremo de un cateter y maniobrar con cuidado a traves del cuerpo de un paciente hasta un punto de interes. Luego, el transductor se pulsa para adquirir ecos o senales retrodispersadas (es decir, datos IVUS) reflejados desde el tejido del objeto vascular. Los datos del IVUS se transmiten al dispositivo informatico y se utilizan (ya sea por el dispositivo informatico o la consola del IVUS) para crear una imagen IVUS.

De acuerdo con la presente invencion, la aplicacion de caracterizacion esta adaptada para recibir y almacenar datos de caracterizacion (por ejemplo, datos de tipo de tejido, etc.). Espedficamente, despues de que el objeto vascular ha sido examinado, el objeto vascular se secciona transversalmente para la histologfa. La seccion transversal se prepara luego con un proceso de fijacion y tincion que es bien conocido en la tecnica. El proceso de tincion le permite a un medico identificar un tipo de tejido(s). El tipo de tejido identificado (por ejemplo, datos de caracterizacion) se proporciona a la aplicacion de caracterizacion y se almacena en la base de datos.

Ademas, de acuerdo con la presente invencion, la aplicacion de caracterizacion esta adaptada adicionalmente para crear una imagen histologica e identificar al menos una region correspondiente en la imagen IVUS. En esta realizacion, los datos digitalizados correspondientes al objeto vascular de seccion transversal se proporcionan a la aplicacion de caracterizacion. Los datos digitalizados se utilizan para crear una imagen histologica. El operador identifica una region de interes (ROI) en la imagen de histologfa. Preferiblemente, el ROI corresponde a los datos de caracterizacion, como se proporciono anteriormente. La aplicacion de caracterizacion se adapta para identificar una region correspondiente en la imagen IVUS. Sin embargo, para ajustar con precision el ROI, puede ser necesario deformar o modificar la imagen histologica para que se ajuste sustancialmente al contorno de la imagen IVUS. Esta deformacion elimina los artefactos de preparacion histologicos causados por el corte del tejido. En consecuencia, de acuerdo con la presente invencion, la aplicacion de caracterizacion se adapta aun mas para transformar la imagen histologica (i) identificando (o recibiendo datos de identificacion de un operador) al menos un punto de referencia comun tanto para la imagen histologica como para la imagen IVUS, (ii) usando un primer algoritmo (por ejemplo, un algoritmo morfometrico) para alinear sustancialmente los puntos de referencia correspondientes y, preferiblemente, (iii) utilizando un segundo algoritmo (por ejemplo, una tecnica de deformacion por estriado de placa delgada (TPS)) para alinear sustancialmente las partes sin puntos de referencia del objeto.

De acuerdo con la presente invencion, la aplicacion de caracterizacion esta adaptada adicionalmente para determinar y almacenar parametros asociados con la porcion de ROI de la imagen IVUS. En esta realizacion, la aplicacion de caracterizacion esta adaptada para identificar los datos de IVUS que corresponden al ROI en la imagen IVUS. Una vez que se han identificado los datos de IVUS, y de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, la aplicacion de caracterizacion se adapta para identificar al menos un parametro de los datos de IVUS. De acuerdo con la presente invencion, la aplicacion de caracterizacion esta adaptada para identificar una pluralidad de parametros que incluyen una retrodispersion integrada y al menos uno de potencia maxima, potencia minima, la frecuencia a la potencia maxima, la frecuencia a la potencia minima, intercepciones Y, la pendiente y el ajuste de banda media despues de que se haya realizado el analisis de frecuencia (por ejemplo, utilizando la transformada rapida de Fourier, el periodograma de Welch, el analisis del espectro de potencia autorregresivo (AR)). El parametro identificado se almacena en la base de datos, donde esta vinculado a los datos de caracterizacion. Estos datos (es decir, los parametros almacenados y los datos de caracterizacion) se pueden usar para identificar o caracterizar el tejido vascular.

De acuerdo con la presente invencion, la aplicacion de caracterizacion esta adaptada para recibir datos de IVUS, determinar los parametros relacionados con ellos y usar los parametros almacenados en la base de datos (es decir, datos de histologfa) para identificar el tipo o los tipos de tejido o la caracterizacion de estos. La aplicacion de caracterizacion esta adaptada para recibir datos de IVUS desde la consola de IVUS e identificar al menos un parametro asociado con la misma (ya sea directa o indirectamente). En otras palabras, los parametros pueden identificarse directamente a partir de los datos de IVUS o de una transformacion de estos (por ejemplo, despues del analisis de frecuencia). Los parametros identificados se comparan con los parametros almacenados en la base de datos (es decir, datos de histologfa). Si se encuentra una coincidencia (ya sea exacta o sustancialmente), la region relacionada se correlaciona con el tipo de tejido (o caracterizacion) almacenado en la base de datos. En una realizacion de la presente invencion, la aplicacion de caracterizacion se adapta adicionalmente para mostrar una imagen reconstruida del objeto vascular examinado, donde se identifican diferentes tipos de tejidos utilizando diferentes colores (por ejemplo, colores discretos, escalas de grises, etc.).

Una comprension mas completa del sistema y el metodo de uso de datos retrodispersados y parametros conocidos para caracterizar el tejido vascular se proporcionara a los expertos en la tecnica, asf como una realizacion de ventajas y objetos adicionales de los mismos, mediante la consideracion de la siguiente descripcion detallada de las realizaciones preferidas. Se hara referencia a las hojas adjuntas de los dibujos que primero se describiran brevemente.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 ilustra un sistema de caracterizacion de tejidos de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, que incluye una consola IVUS, un cateter IVUS, un dispositivo informatico y un dispositivo de entrada.

La figura 2 ilustra una imagen ejemplar de IVUS.

La figura 3 ilustra una seccion transversal de un objeto vascular ejemplar in vivo e in vitro.

La figura 4 ilustra una realizacion alternativa del dispositivo de computacion representado en la figura 1.

La figura 5 ilustra una imagen ejemplar de un objeto vascular caracterizado.

La figura 6 ilustra un metodo para caracterizar un objeto vascular de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

Descripcion detallada de la realizacion preferida

Realizaciones preferidas de la presente invencion operan de acuerdo con un dispositivo ultrasonico y un dispositivo informatico que comprende una aplicacion de caracterizacion y una base de datos. En la descripcion detallada que sigue, los numeros de elementos similares se utilizan para describir elementos similares ilustrados en una o mas figuras.

La figura 1 ilustra un sistema 10 de caracterizacion de tejidos que funciona de acuerdo con la presente invencion. En esta realizacion, una consola 110 de ultrasonido intravascular (IVUS) esta conectada electricamente a un cateter 120 IVUS y se usa para adquirir datos de retrodispersion de RF (es decir, datos de IVUS) de un vaso sangumeo. Espedficamente, un transductor 122 esta conectado al extremo del cateter 120 y se maniobra cuidadosamente a traves del cuerpo de un paciente hasta un punto de interes. Luego se pulsa el transductor para adquirir ecos o senales retrodispersadas reflejadas desde el tejido del objeto vascular. Debido a que diferentes tipos y densidades de tejido absorben y reflejan el pulso de ultrasonido de manera diferente, los datos reflejados (es decir, datos IVUS) se pueden usar para obtener imagenes del objeto vascular. En otras palabras, los datos de IVUS se pueden usar (por ejemplo, mediante la consola 110 de IVUS) para crear una imagen de IVUS. En la figura 2 se proporciona una imagen IVUS a modo de ejemplo, donde las regiones clara y oscura indican diferentes tipos de tejidos y/o densidades. Debe apreciarse que la consola 110 IVUS aqrn representada no se limita a ningun tipo particular de consola IVUS, e incluye todos los dispositivos ultrasonicos conocidos por los expertos en la tecnica (por ejemplo, un sistema de imagenes Clearview C-VIS, etc.). Ademas, debe apreciarse que el cateter 120 IVUS representado aqrn no esta limitado a ningun tipo particular de cateter, e incluye todos los cateteres ultrasonicos conocidos por los expertos en la tecnica. Asf, por ejemplo, tambien se contempla un cateter que tiene un solo transductor (por ejemplo, adaptado para la rotacion) o una serie de transductores (por ejemplo, posicionados circunferencialmente alrededor del cateter).

Con referencia a la figura 1, el sistema 10 de caracterizacion de tejidos incluye ademas un dispositivo 130 informatico que comprende una base de datos 134 y una aplicacion 132 de caracterizacion conectada electricamente a la base de datos 134 y adaptada para recibir datos de IVUS desde la consola 110 IVUS. Debe tenerse en cuenta que la base de datos 134 que se muestra en este documento incluye, entre otros, RAM, memoria cache, memoria flash, discos magneticos, discos opticos, discos extrafbles, discos SCSI, discos duros IDE, unidades de cinta y todos los demas tipos de dispositivos de almacenamiento de datos (y combinaciones de estos, como dispositivos RAID) generalmente conocidos por los expertos en la tecnica. Ademas, debe apreciarse que la aplicacion 132 de caracterizacion, tal como se describe y se discute en el presente documento, puede existir como una aplicacion unica o como multiples aplicaciones, almacenadas local y/o remotamente. Tambien debe apreciarse que el numero y la ubicacion de los componentes representados en la figura 1 no pretenden limitar la presente invencion, y se proporcionan simplemente para ilustrar el entorno en el que puede operar la presente invencion. Asf, por ejemplo, tambien se contempla un dispositivo informatico que tiene una pluralidad de bases de datos y/o una aplicacion de caracterizacion ubicada de forma remota (ya sea en parte o en su totalidad).

En una realizacion de la presente invencion, la aplicacion 132 de caracterizacion esta adaptada para recibir y almacenar datos de caracterizacion (por ejemplo, tipo de tejido, etc.). Espedficamente, despues de que un objeto vascular ha sido examinado (por ejemplo, se han recopilado datos de IVUS), se prepara una correlacion histologica. En otras palabras, el objeto vascular se disecciona o se secciona transversalmente para la histologfa. En una realizacion de la presente invencion, la seccion transversal esta marcada previamente, por ejemplo, con una sutura, de modo que la histologfa puede corresponderse con una parte de la imagen de IVUS. La seccion transversal se prepara luego con un proceso de fijacion y tincion que es bien conocido en la tecnica. El proceso de tincion le permite a un medico identificar un tipo o tipos de tejido, o una sustancia qrnmica encontrada dentro (por ejemplo, un qrnmico correspondiente a un tipo de tejido en particular, etc.). Debe apreciarse que el metodo particular usado para identificar o caracterizar el objeto de la seccion transversal no es una limitacion de la presente invencion. Por lo tanto, todos los metodos de identificacion/caracterizacion generalmente conocidos por los expertos en la tecnica estan dentro del espmtu y alcance de la presente invencion.

El tipo de tejido identificado o la caracterizacion (es decir, los datos de caracterizacion) se proporcionan luego a la aplicacion 132 de caracterizacion. En una realizacion, como se muestra en la figura 1, los datos de caracterizacion se proporcionan a traves de un dispositivo 140 de entrada conectado electricamente al dispositivo 130 informatico. Los datos de caracterizacion se almacenan luego en la base de datos 134. Debe apreciarse que el dispositivo de entrada descrito aqu incluye, entre otros, un teclado, un raton, un escaner y todos los demas dispositivos de recoleccion de datos y/o entrada de datos generalmente conocidos por los expertos en la tecnica. Ademas, debe apreciarse que el termino tipo de tejido o caracterizacion, como se usan en el presente documento, incluyen, entre otros, tejidos fibrosos, tejidos fibro-lipfdicos, tejidos necroticos calcificados, tejidos calcificados, composiciones de colageno, colesterol, trombo, estructuras compositivas (por ejemplo, el lumen, la pared del vaso, el borde adventicio medial, etc.) y todas las demas caractensticas identificables generalmente conocidas por los expertos en la tecnica.

En una realizacion de la presente invencion, la aplicacion de caracterizacion esta adaptada para crear una imagen histologica e identificar al menos una region correspondiente en una imagen IVUS. Espedficamente, los datos digitalizados se proporcionan a la aplicacion de caracterizacion (por ejemplo, a traves del dispositivo 140 de entrada), donde los datos digitalizados corresponden al objeto vascular de seccion transversal. Los datos digitalizados se utilizan luego para crear una imagen histologica (es decir, una imagen digital o contorno que corresponde sustancialmente al objeto vascular). El operador puede identificar una region de interes (ROI) en la imagen de histologfa. Preferiblemente, el ROI se caracteriza por los datos de caracterizacion, como se proporciono anteriormente, y puede ser la imagen histologica completa o una parte de esta. La aplicacion de caracterizacion se adapta luego para identificar una region correspondiente (por ejemplo, coordenadas x, y, etc.) en la imagen IVUS (es decir, la imagen creada utilizando los datos en bruto retrodispersados, o los datos de IVUS).

Sin embargo, para ajustar con precision el ROI, es posible que la imagen histologica deba deformarse para que se ajuste sustancialmente al contorno de la imagen IVUS. La deformacion elimina los artefactos de preparacion histologica causados por el corte y/o la fijacion del tejido. Por ejemplo, como se muestra en la figura 3, la forma de un objeto 32 vascular in vivo es generalmente redonda. Una vez que este objeto se corta, o se secciona transversalmente para la histologfa (es decir, se crea un objeto 34 vascular in vitro), el objeto puede aparecer algo distorsionado o aplanado. Ademas, el tejido puede encogerse (por ejemplo, aproximadamente el 30%) cuando se coloca a traves del proceso de fijacion. Por lo tanto, para identificar un ROI correspondiente en la imagen IVUS, es posible que la imagen histologica deba deformarse o transformarse para devolverla a su forma original.

Por consiguiente, en una realizacion de la presente invencion, la aplicacion de caracterizacion esta adaptada para transformar la imagen histologica. Espedficamente, la aplicacion de caracterizacion esta adaptada para identificar (o recibir datos de identificacion de un operador en) al menos un punto de referencia comun tanto para la imagen histologica como para la imagen IVUS (ver, por ejemplo, la figura 3, punto de referencia A). La aplicacion de caracterizacion luego se adapta para usar (i) un primer algoritmo (por ejemplo, un algoritmo morfometrico) para alinear sustancialmente los puntos de referencia correspondientes y (ii) un segundo algoritmo (por ejemplo, una tecnica de deformacion por estriado de placa delgada (TPS)) para alinear sustancialmente las partes sin punto de referencia del objeto. En otras palabras, el segundo algoritmo se usa para dar forma a las regiones o lfmites entre los puntos de referencia. Debe apreciarse que los puntos de referencia discutidos aqd incluyen, pero no se limitan a, vasos de rama lateral, placa identificable o depositos de calcio, y todos los otros puntos de referencia del tejido vascular generalmente conocidos por los expertos en la tecnica.

En una realizacion de la presente invencion, la aplicacion de caracterizacion esta adaptada adicionalmente para determinar y almacenar parametros asociados con la porcion de ROI de la imagen IVUS. Espedficamente, la aplicacion de caracterizacion esta adaptada para identificar los datos de IVUS (es decir, los datos de retrodispersion sin procesar) que corresponden al ROI identificado en la imagen de IVUS. En otras palabras, se identifican los datos de IVUS que se utilizaron originalmente para crear el ROI en la imagen de IVUS. En una realizacion de la presente invencion, la aplicacion de caracterizacion se adapta adicionalmente para identificar al menos un parametro de los datos de IVUS identificados. Este parametro se almacena en la base de datos, donde esta vinculado a los datos de caracterizacion. Debe apreciarse, sin embargo, que cada parametro puede estar asociado con mas de un tipo de tejido o caracterizaciones. Por ejemplo, un primer parametro puede ser comun a multiples tipos de tejido, por lo que se requieren parametros adicionales para limitar el campo.

En otra realizacion de la presente invencion, el analisis de senal (es decir, el analisis de frecuencia, etc.) se realiza en los datos de IVUS identificados antes de que se identifiquen los parametros. En otras palabras, los datos de IVUS se convierten (o transforman) en el dominio de la frecuencia (por ejemplo, desde el dominio del tiempo) para identificar el espectro de frecuencia del ROI. Esto se debe a que la informacion de frecuencia obtenida de la senal retrodispersada (o los parametros asociados con la misma) puede servir como una "firma" para cada tipo de tejido o caractenstica. En una realizacion de la presente invencion, el analisis de frecuencia se realiza usando una transformada rapida de Fourier (FFT). En otra realizacion de la presente invencion, el analisis de frecuencia se realiza usando el periodograma de Welch. En otra realizacion de la presente invencion, el analisis de frecuencia se realiza usando analisis de espectro de potencia autorregresivo (AR). Al menos un parametro de la senal basada en la frecuencia se identifica y almacena en la base de datos, donde se vincula a los datos de caracterizacion.

En otra realizacion de la presente invencion, se analizan tanto los datos retrodispersados (por ejemplo, los datos IVUS) como su espectro de frecuencia para clasificar la porcion de ROI de la imagen IVUS. Espedficamente, el espectro de frecuencia (o mas particularmente al menos un parametro identificado a partir de el) se usa para identificar el tipo de tejido y los datos retrodispersados se usan para identificar la ubicacion del tejido. Esto se debe a que los datos de retrodispersion estan en el dominio del tiempo y, por lo tanto, se pueden utilizar para identificar espacialmente ciertas frecuencias (o parametros relacionados con ellas). Por ejemplo, si una pared vascular comprende multiples capas de tejido, se pueden usar los datos retrodispersados correspondientes para identificar la ubicacion de estos tejidos y el espectro de frecuencia relacionado para identificar los tipos de tejidos. Debe apreciarse que, si bien ciertas realizaciones se han descrito en terminos de transformacion de frecuencia, la presente invencion no esta tan limitada. Por lo tanto, las transformaciones alternativas (por ejemplo, transformacion wavelet, etc.) estan dentro del espmtu y alcance de la presente invencion. Ademas, debe apreciarse que el termino parametro, tal como se usa en el presente documento, incluye, entre otros, potencia maxima, potencia minima, frecuencias a potencia maxima y/o minima, intercepciones Y (estimadas o reales), pendiente, media - ajuste de banda, retrodispersion integrada y todos los parametros generalmente conocidos (o discernibles por) los expertos en la tecnica. Tambien debe tenerse en cuenta que el termino "datos de histologfa", tal como se usa en este documento, incluye datos almacenados en la base de datos (por ejemplo, datos de caracterizacion, parametros, etc.).

Un metodo para poblar la base de datos se ilustra en la figura 6. Espedficamente, en la etapa 610, los datos IVUS (es decir, los datos de retrodispersion de RF) se recopilan de una parte de un objeto vascular. Estos datos luego se usan para crear una imagen IVUS en el paso 612. En el paso 614, la parte examinada del objeto vascular se secciona transversalmente y se identifica un tipo de tejido (o una caracterizacion de este). Esta informacion (es decir, los datos de caracterizacion) se transmite luego a un dispositivo informatico (o su equivalente) en la etapa 616. En la etapa 618, se crea una imagen del objeto vascular de seccion transversal y se identifica una ROI (por ejemplo, por un operador). Esta imagen se transforma, si es necesario, para que coincida sustancialmente con la imagen de la seccion transversal de la imagen IVUS en el paso 620. Esto puede incluir identificar al menos un punto de referencia y aplicar al menos un algoritmo (por ejemplo, un algoritmo morfometrico, una tecnica de deformacion por TPS, etc.). En la etapa 622, el ROI se asigna a la imagen de IVUS y se identifican los datos de IVUS asociados. El analisis espectral se realiza luego en los datos IVUS asociados en el paso 624, y al menos un parametro se identifica en el paso 626. El al menos un parametro y los datos de caracterizacion se almacenan en el paso 628. En una realizacion de la presente invencion, el al menos un parametro se almacena de manera que esta vinculado a los datos de caracterizacion. Debe apreciarse que el orden en que se presentan estos pasos no pretende limitar la presente invencion. Asf, por ejemplo, tambien se contempla la creacion de una imagen IVUS despues de la seccion transversal del objeto vascular.

El proceso descrito anteriormente se repite para cada componente de tejido que se desea identificar y repetir para cada componente tantas veces como se desee para obtener un rango mas preciso de propiedades de senal. Con la base de datos poblada, un tipo de tejido o caractenstica se puede identificar de manera automatica y precisa si los parametros adquiridos coinciden sustancialmente con los parametros almacenados en la base de datos.

Por consiguiente, en la presente invencion, la aplicacion de caracterizacion esta adaptada para recibir datos de IVUS, determina parametros relacionados con los mismos y usa los parametros almacenados en la base de datos (es decir, datos de histologfa) para identificar el tipo o los tipos de tejido o la caracterizacion de este. Espedficamente, con referencia a la figura 1, la aplicacion 132 de caracterizacion se adapta para recibir datos de IVUS de la consola 110 de IVUS. La aplicacion 132 de caracterizacion se adapta para identificar al menos un parametro asociado (directa o indirectamente) con los datos de IVUS. Se debe tener en cuenta que los datos de IVUS pueden recibirse en tiempo real (por ejemplo, mientras el paciente esta en la sala de operaciones) o despues de un penodo de retraso (por ejemplo, a traves de CDROM, etc.). Ademas, debe apreciarse que los parametros identificados deben estar relacionados (generalmente) con los parametros almacenados. Asf, por ejemplo, un parametro de intercepcion Y estimado debe identificarse si los datos relacionados con la intercepcion Y estimada de una senal se almacenan en la base de datos 134 y se vinculan a al menos un tipo de tejido. Ademas, si los parametros almacenados se adquirieron despues de que se realizo el analisis de frecuencia (es decir, estan relacionados con una senal basada en la frecuencia), entonces se debe realizar un analisis de frecuencia (preferiblemente del mismo tipo) en los datos de IVUS antes de identificar los parametros. Sin embargo, los datos de IVUS se pueden usar para identificar informacion espacial, como se explico anteriormente.

Los parametros identificados se comparan con los parametros almacenados en la base de datos (es decir, datos de histologfa). Si se encuentra una coincidencia (ya sea exacta o sustancialmente), la region relacionada se correlaciona con el tipo de tejido (o caracterizacion) almacenado en la base de datos 134 (por ejemplo, como vinculado a los parametros correspondientes). Debe apreciarse que puede ocurrir una coincidencia siempre que los parametros se encuentren dentro de un rango de propiedades para un tipo de tejido particular encontrado en la base de datos.

En una realizacion, despues de identificar cada region, la aplicacion de caracterizacion se adapta ademas para mostrar una imagen reconstruida del objeto vascular examinado en una pantalla. Un dispositivo 130 de computacion que incluye una pantalla 136 de este tipo se ilustra en la figura 4. En una realizacion de la presente invencion, cada tipo de tejido (o caracterizacion) se distingue mediante el uso de escalas de grises o colores discretos. Por ejemplo, la figura 5 ilustra un objeto 510 vascular reconstruido ejemplar, donde se identifican diferentes tejidos (por ejemplo, tejidos 512 calcificados, tejidos 514 fibrosos, tejidos 516 necroticos calcificados y tejidos 518 fibro-lipfdicos) usando diferentes tonos de gris. Tal sistema hace que diferentes tipos de tejidos o caracterizaciones sean facilmente identificables. Los ejemplos adicionales de objetos vasculares caracterizados son proporcionados por la Patente de Estados Unidos numero 6,200,268, que se emitio el 13 de marzo de 2001. Debe apreciarse que el objeto vascular reconstruido puede identificar mas los bordes vasculares. Los sistemas y metodos de identificacion de bordes vasculares son proporcionados por los numeros de solicitud provisional de Estados Unidos numero 60/406,184, 60/406,234 y 60/406,185, que se presentaron el 26 de agosto de 2002, y por la patente de Estados Unidos numero 6,381,350, emitida el 30 de abril de 2002.

Habiendo descrito asf formas de realizacion de un sistema y metodo de uso de datos retrodispersados y parametros conocidos para caracterizar un tejido vascular, debena ser evidente para los expertos en la tecnica que se han alcanzado ciertas ventajas del sistema. Tambien debe apreciarse que diversas modificaciones, adaptaciones y realizaciones alternativas de las mismas tambien se contemplan dentro del alcance de la invencion, que se define mediante las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un metodo para caracterizar tejido vascular, que comprende;

recibir datos de retrodispersion de RF IVUS recopilados previamente (610) de una porcion de un objeto (616) vascular;

usar (612) al menos dichos datos de retrodispersion de RF para construir una primera imagen de dicha porcion de dicho objeto vascular;

preparar (614) una histologfa de dicha porcion de dicho objeto vascular con un proceso de fijacion y tincion; usar (618) dicha histologfa para construir una segunda imagen de dicha porcion de dicho objeto vascular; caracterizar al menos una parte de dicha histologfa;

identificar una region de interes, ROI, de dicha segunda imagen, correspondiendo dicho ROI a dicha al menos una parte de dicha histologfa;

identificar (620) al menos un punto de referencia (A) comun a un contorno correspondiente de cada una de dichas primera y segunda imagenes y usar dicho al menos un punto de referencia para identificar una region de dicha primera imagen que corresponde sustancialmente a dicha ROI de dicha segunda imagen;

identificar (622) una parte de dichos datos de retrodispersion de RF correspondientes a dicha region de dicha primera imagen;

realizar una transformacion de frecuencia (624) en dicha parte de dichos datos de retrodispersion de RF; identificar (626) una pluralidad de parametros de dichos datos de retrodispersion de RF que incluyen una retrodispersion integrada y al menos uno de: potencia maxima, potencia minima, frecuencia a la potencia maxima, frecuencia a la potencia minima, intercepcion y, pendiente, ajuste de banda media, en donde dicha transformacion de frecuencia (624) se realiza antes de dicha identificacion de dicha pluralidad de parametros de dichos datos de retrodispersion de RF y de tal manera que dicha pluralidad de parametros se identifique a partir del resultado de dicha transformacion de frecuencia; y

almacenar (628) dicha pluralidad de parametros y dicha caracterizacion de dicha al menos una parte de dicha histologfa;

en donde dicha etapa de identificar al menos un punto de referencia comprende ademas aplicar un algoritmo morfometrico para alinear el al menos un punto de referencia de dicha segunda imagen para que coincida sustancialmente con el al menos un punto de referencia de dicha primera imagen; y en donde el metodo comprende, ademas:

recibir un segundo conjunto de datos de retrodispersion de RF IVUS recopilados previamente de un segundo objeto vascular;

realizar la transformacion de frecuencia en al menos una parte de dicho segundo conjunto de datos de retrodispersion de RF para producir un tercer conjunto de datos;

identificar al menos otro parametro de un tercer conjunto de datos; y

utilizando dicho al menos otro parametro, dicha pluralidad de parametros y dicha caracterizacion de dicha al menos una parte de dicha histologfa para caracterizar al menos una parte de dicho segundo objeto vascular.

2. El metodo de la reivindicacion 1, en donde dicha etapa de realizar una transformacion (624) de frecuencia comprende ademas el uso de una transformada rapida de Fourier (FFT).

3. El metodo de la reivindicacion 1, en donde dicha etapa de realizar una transformacion (624) de frecuencia comprende ademas usar el periodograma de Welch

4. El metodo de la reivindicacion 1, en donde dicha etapa de realizar una transformacion (624) de frecuencia comprende ademas el uso del analisis de espectro (AR) de potencia autorregresivo.

5. El metodo de la reivindicacion 1, en donde dicha etapa de identificar al menos un parametro (626) comprende ademas realizar una transformacion de onda en dicha porcion de dichos RF datos de retrodispersion de antes de que se identifique dicho al menos un parametro.

6. El metodo de la reivindicacion 1, en donde dicha etapa de identificacion de al menos un punto de referencia (620) comprende ademas alinear las porciones sin puntos de referencia de dichas primera y segunda imagenes basadas en un algoritmo de placa delgada.

7. El metodo de la reivindicacion 1, en donde dicha etapa de caracterizar al menos una porcion de dicha histologfa comprende ademas identificar un tipo de tejido, seleccionandose dicho tipo de tejido de un grupo que consiste en tejidos fibrosos, tejidos fibro-lipfdicos, tejidos necroticos calcificados y tejidos calcificados.

8. Un sistema (10) de caracterizacion de tejido vascular, que comprende:

un dispositivo (130) informatico que comprende:

una base de datos (134); y

una aplicacion (132) de caracterizacion conectada electricamente a dicha base de datos (134) y adaptada para: recibir ultrasonido intravascular, IVUS, datos correspondientes a una porcion de un objeto vascular y datos digitalizados correspondientes a una histologfa de dicha porcion de dicho objeto vascular;

usar al menos dichos datos IVUS y dichos datos digitalizados para construir una primera (20) y una segunda imagen, respectivamente, de dicha porcion de dicho objeto vascular;

recibir datos de caracterizacion correspondientes a una region de interes (ROI) de dicha segunda imagen; usar al menos un punto de referencia (A) comun a un contorno correspondiente de cada una de dichas primera y segunda imagenes para transformar dicha segunda imagen para que coincida sustancialmente con dicha primera imagen e identificar dicha ROI en dicha primera imagen;

identificar una parte de dichos datos IVUS correspondientes a dicho ROI en dicha primera imagen;

realizar un analisis espectral en dichos datos IVUS;

identificar una pluralidad de parametros relacionados con dicha porcion de dichos datos IVUS que incluyen una retrodispersion integrada y al menos uno de: potencia maxima, potencia minima, frecuencia a la potencia maxima, frecuencia a la potencia minima, intercepcion Y, pendiente, ajuste de banda media, en donde el analisis espectral en dichos datos de IVUS se realiza antes de que se identifique dicha pluralidad de parametros y de tal manera que dicha pluralidad de parametros se identifique a partir del resultado de dicho analisis espectral; y

almacenar dicha pluralidad de parametros y dichos datos de caracterizacion en dicha base de datos;

dicha aplicacion (132) de caracterizacion esta adaptada ademas para usar un algoritmo morfometrico para alinear el al menos un punto de referencia de dicha segunda imagen para que coincida sustancialmente con el al menos un punto de referencia de dicha primera imagen; y en donde dicha aplicacion (132) de caracterizacion se adapta ademas a:

recibir un segundo conjunto de datos de retrodispersion de RF recopilados previamente de un segundo objeto vascular;

realizar el analisis espectral en al menos una parte de dicho segundo conjunto de datos de retrodispersion de RF para producir un tercer conjunto de datos;

identificar al menos otro parametro de dicho tercer conjunto de datos; y

usar dicho al menos otro parametro, dicha pluralidad de parametros y dicha caracterizacion de dicha al menos una parte de dicha histologfa para caracterizar al menos una parte de dicho segundo objeto vascular.

9. El sistema de caracterizacion de tejido vascular de la reivindicacion 8, en donde dicha aplicacion (132) de caracterizacion esta ademas adaptada para realizar el periodograma de Welch.

10. El sistema de caracterizacion de tejido vascular de la reivindicacion 8, en donde dicha aplicacion (132) de caracterizacion esta ademas adaptada para analizar dichos datos de IVUS para identificar al menos una ubicacion correspondiente a dicho al menos un parametro.

11. El sistema de caracterizacion de tejido vascular de la reivindicacion 8, en donde dicha aplicacion de caracterizacion esta ademas adaptada para realizar una transformada rapida de Fourier (FFT).

12. El sistema de caracterizacion de tejido vascular de la reivindicacion 11, en donde dicha aplicacion de caracterizacion esta adaptada ademas para realizar un analisis de espectro de potencia autorregresivo (AR).

13. El sistema de caracterizacion de tejido vascular de la reivindicacion 8, en donde dichos datos de caracterizacion comprenden un tipo de tejido, seleccionandose dicho tipo de tejido de un grupo constituido por tejidos fibrosos, tejidos fibro-lipfdicos, tejidos necroticos calcificados y tejidos calcificados.

14. El sistema de caracterizacion de tejido vascular de la reivindicacion 8, que comprende ademas un dispositivo (140) de entrada conectado electricamente a dicho dispositivo informatico, siendo proporcionados dichos datos de caracterizacion por dicho dispositivo (140) de entrada.

15. El sistema de caracterizacion de tejido vascular de la reivindicacion 8, que comprende ademas una consola (110) IVUS adaptada para:

adquirir dichos datos IVUS de dicho objeto vascular; y

proporcionar dichos datos IVUS a dicho dispositivo informatico.

16. El sistema de caracterizacion de tejido vascular de la reivindicacion 15, que comprende ademas un cateter (120) IVUS que tiene al menos un transductor, estando conectado electricamente dicho cateter IVUS a dicha consola IVUS y adaptado para adquirir dichos datos IVUS de dicho objeto vascular.

17. El sistema de caracterizacion de tejido vascular de la reivindicacion 8, en donde dicha aplicacion (132) de caracterizacion esta ademas adaptada para alinear las porciones sin punto de referencia de dichas primera y segunda imagenes basandose en un algoritmo de placa delgada.