JP2020199317A - 較正及び画像処理装置、方法、並びにシステム - Google Patents
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Abstract
Description
楕円検出アルゴリズムは、フラッシュ溶液領域、血液、又は副層のうちの1つ若しくは両方との間の1つ若しくは複数のシース境界又はインタフェースを識別するために使用されることができる。この情報は、フレームごとにカテーテルをそろえるために使用されることができる。参照ミラーの運動方向、及びその速度は、周波数エイリアス効果を補償するために使用されることができる。
様々な較正特徴が、所定の脈管内データ収集プローブのために使用されることができる。一実施例において、較正特徴は、散乱粒子を選択的にドープされた、ドープされたシースを含むことができる。シースは、細長い実質的に曲げられたカバーの一種であり、その中に配置された光ファイバを有する。そのようなシースは、概して、円形の断面を含む楕円形の断面を有する。一実施例において、ソフトウェアは、所定のカテーテルを、その構成要素又は較正特徴に基づいて識別するように構成されることができる。さらに、ソフトウェアは、例えば各フレーム上の特定のパターン又は他の特性などによりシースを識別するために、様々なフィルタリングステップ、検出ステップ、及び二値化ステップを実行する。所定の較正素子の設計の様々な制限及び予備的知識が、シースを識別するために使用されることができる。フィルタは、ドープ領域の厚さのような走査線に沿った要素を取得するように大きさが決められたノッチ(notch:段階)を有する段階的機能を含むことができる。所定のフィルタは、行列又は他の演算子として表されることができる。
・厚さを有するドープ領域又は他の特徴:較正特徴の厚さに対する仕様は、0.0015インチ+/−0.0005インチである。その結果、最小の厚さ0.0010インチ(25μm)が使用される。
・透明な領域:一実施例において、20μmのOCT分解能セル厚さが使用される。
・不一致領域:ゼロ。光学指数の不一致が提示されるかもしれない(生体外の空気中で)し、又は提示されないかもしれない(対照的に生体内で)。
・厚さを有するドープ領域又は他の特徴:厚さに関して変更された仕様は、(25〜50μm)である。
・透明な領域:ドープされた層の厚さと逆に変化する(トータルのシースの厚さは一定である)。
・不一致領域:ゼロ。光学指数の不一致が提示されるかもしれない(生体外の空気中で)し、又は提示されないかもしれない(対照的に生体内で)。
図2Aは、1つのカテーテルタイプを描写し、図2C及び2Dは、2つのカテーテルタイプの様々な特徴を描写する。システムは、これらのタイプ及び他のタイプを識別するように構成される。概して、システムは、ファイバの近くで、最初にドープされたシースを捜すとともに、捜しているものが発見されない場合は、又はドープされたリングを捜す。これは、プルバックが実行される前に、自動較正の一部分として実行される。このように、カテーテルタイプは、どのようにデータがモジュラー画像処理パイプラインにおいて処理され得るかを通知する。
図7は、脈管内イメージングプローブを用いて獲得された走査線、サンプル、又はフレームを処理することに適切な画像データ処理構造を描写する。最初に、プローブのプルバックからのフレームが、ここでは図7において画像データ処理モジュールAとして示される第1の画像データ処理モジュールの入力として提供される。所定の実施例において、一般的に、ここで説明されるステップ及び処理は、サンプル、走査線、フレーム、又はフレームレベルのセットで動作するように構成されることができる。その結果、ここでは、限定はしないが、前述のタイプのOCTデータのうちの1つに対する参照は、別のタイプのOCTデータに変えられることができる。したがって、フレームに対する参照は、同様に、走査線に関して関連した実施例が動作することを意図しており、逆もまた同じである。好ましい一実施例において、ここで説明された較正ステップ、処理ステップ、及びフィルタリングステップの全ては、走査線に関して実行される。
一つには、本発明の一実施例は、複数のプリフェッチ構造に関係する。例えば、一実施例において、較正結果は、画像データのフレームの第2のプリフェッチにより表示又は処理されるべき、画像データのフレームの第1のプリフェッチに関して計算される。一実施例において、画像データの第2のストリームがここで説明された画像処理パイプラインに従って処理されるので、未加工の処理されない画像データがプルバックから表示されることができる。
図9Aにおいて、脈管内イメージングプローブの一部分が示される。プローブは、ガラスのセクションを含む光ファイバ190のセクションに隣接するビームディレクタ180を含む。さらに、図9Aのより低い部分における不規則な領域によって示されたように、プローブにおける2つの融着接続部は、低い輝度領域を作成することができる。この領域がガラスのセクションに対応するので、光は過度の散乱なしで通過するはずである。
一般的に、モータベースの較正アプローチは、イメージングカテーテルの通常の動作モードにおける偏差を検出しない。図10Aでは、図面の底辺部分のLモードにおいて周期的に拡大しているパターンから見られ得るように、イメージングプローブは適切に動作していない。同様に、図10BにおけるLモードが示すのは、ファイバ又はレンズが信号をもはや中継していないということである。ここで説明された連続的な較正特徴は、断面画像の周期的な追跡を含むことができる。その結果、較正特徴を含むことができるそのような断面画像を使用することにより、所定の較正特徴の中の較正特徴に対するロックの喪失は、イメージング手続きを中止するために、又はそうでなければオペレータに警報を出すために、使用されることができる。較正特徴に関してのロック又はトラッキングの喪失は、警報を誘発し得るか、又は、プルバックデータが使用されることができないことをオペレータに通知し得る。しきい値は、あらかじめ定められたフレーム数、又はあらかじめ定められた期間を越えるロックの喪失を含むことができる。
ここで説明されたように、画像データのフレームのセットは、光干渉断層撮影法データ収集プローブにより送られるとともに受け取られた光信号に基づいて生成される。プローブは、光ファイバを含むか又は光ファイバと光通信するプローブ先端部を含む。
たとえシースが楕円形から不規則な輪郭まで変形するとしても、その周囲の長さは、フレームの間で一定であるか又は実質的に一定であるべきである。
・1つのウィンドウから次のウィンドウまでのオフセット中央値の間の計算された差異がしきい値(約20ミクロン)を越える。
・ウィンドウのうちのいずれかに対する中央値が発見されない。これは、もしウィンドウの中のフレームが有効なオフセット測定値を有していないならば、発生する。
・全てのフレームのうちの1/2を越えるフレームが有効な計算された平均直径(オフセット)を有していない。
一実施例において、プローブの内層、中心層、又は外層は、ドープされることができる。一実施例において、2つの密接に配置された層は、二重線反射(double-line reflection)を提供するために使用される。一実施例において、これらの二重層は、プローブのシース又は外層に配置されることができる。二重線反射構成は、偽の反射を緩和するために使用されることができる。
図12において示されたように、代表的なシース200は、シース200のための様々なインタフェース層の拡大された表示210を例示する。インタフェース層は、ODとして識別された、シースの外層又は外径を含む。シース200の1つの層215は、ドープ剤としての光散乱粒子を実質的に含まず、そして厚さT1を有する。シース200の1つの層220は、ドープ剤としての光散乱粒子を含み、そして厚さT2を有する。
(1)DLT+1×RCm=CLT−1×RCm(等しい見かけ上の厚さの所望の状態)ここで、CLT=透明層の厚さ(clear layer thickness)、DLT=ドープされた層の厚さ(doped layer thickness)、RCm=材料の分解能セル(Resolution Cell, material)である。
(2)DLT+CLT=TT(TT=全体のシース壁厚)
下記の説明は、ここで説明された本発明の方法を実行することに適切な装置ハードウェア及び他の動作コンポーネントの概観を提供することを意図している。この説明は、本発明の適用できる環境又は範囲を限定することを意図していない。同様に、ハードウェア及び他の動作コンポーネントは、上記で説明された装置の一部分として適切であり得る。本発明は、パーソナルコンピュータ、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースの電子装置又はプログラム可能な電子装置、ネットワークPC、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む他のシステム構成によって実践されることができる。本発明は、同様に、例えば異なるカテーテル検査室又はカテーテル処置室などにおいて通信ネットワークを通して連結される遠隔処理装置によりタスクが実行される分散コンピューティング環境において実践されることができる。
[実施例1]
脈管壁を有するとともに、脈管内イメージングプローブを用いてスキャンされる脈管に配置される較正特徴を検出する方法であって、当該方法が、
前記脈管を通り抜けるプルバックの間に獲得される画像データをメモリ装置に保存するステップであって、前記画像データが複数のフレームを含むとともに各フレームが走査線を含む、ステップと、
スペックルが削減された第1のフレームを獲得するために、前記複数のフレームのうちの第1のフレームに対する走査線を平均化するステップと、
前記較正特徴が現れると推定される、前記スペックルが削減された第1のフレーム内の領域を識別するステップと、
前記較正特徴の候補サンプルを識別するステップと、
前記較正特徴の少なくとも一部分の厚さを使用して前記候補サンプルにより定義される領域を識別するステップと、
前記スペックルが削減された第1のフレームにおける前記較正特徴の境界を定義するために、前記候補サンプルに曲線をフィッティングするステップとを含む、方法。
[実施例2]
前記脈管内イメージングプローブが、光ファイバ、及び前記光ファイバと光通信するビームディレクタを備える、実施例1に記載の方法。
[実施例3]
前記較正特徴が、ポリマを含む実質的に透明な湾曲したカバーの実質的に楕円形の断面であり、前記楕円形の断面が、第1の環状領域及び第2の環状領域を含み、前記第2の環状領域が、光散乱材料をドープされる、実施例2に記載の方法。
[実施例4]
前記厚さが、前記第2の環状領域の環状の厚さであり、前記第2の環状領域が、同心円状に前記第1の環状領域の中に配置される、実施例3に記載の方法。
[実施例5]
前記脈管内イメージングプローブに取り付けられている装置から前記厚さを受け取るステップを更に含む、実施例4に記載の方法。
[実施例6]
前記厚さを使用して前記第2の環状領域を探索するステップを更に含む、実施例5に記載の方法。
[実施例7]
前記較正特徴内で前記光ファイバ及び前記ビームディレクタを回転させるとともに、前記血管の断面の画像を生成するステップであって、前記画像が、第1の光強度を有する第1の環状領域、及び前記第1の光強度より明るい第2の光強度を有する第2の環状領域を含む、ステップを更に含む、実施例2に記載の方法。
[実施例8]
スペックルが削減された第2のフレームを獲得するために、前記複数のフレームのうちの第2のフレームに対する走査線を平均化するステップと、
前記較正特徴が現れると推定される、前記スペックルが削減された第2のフレーム内の領域を識別するステップと、
第1の空間フィルタを使用して前記較正特徴の候補サンプルを識別するステップと、
前記較正特徴の少なくとも一部分の厚さを有する第2の空間フィルタを使用して前記候補サンプルにより定義される領域を識別するステップと、
前記スペックルが削減された第2のフレームにおける前記較正特徴の境界を定義するために、前記候補サンプルに曲線をフィッティングするステップとを更に含む、実施例3に記載の方法。
[実施例9]
フレームの前記走査線のうちの1つ又は複数における第1の輝度を有する暗い領域を識別するステップと、
前記暗い領域に現れる第2の輝度を有する光信号を、前記第2の輝度が前記第1の輝度より大きいならば除外するステップとを更に含む、実施例1に記載の方法。
[実施例10]
前記識別するステップのうちの1つ又は複数が、1つ又は複数のフィルタを使用して実行される、実施例1に記載の方法。
[実施例11]
前記境界の形状が不規則であるか又は形状しきい値を越える場合に、前記較正特徴の前記境界と関連付けられた画像データを除外するステップを更に含む、実施例1に記載の方法。
[実施例12]
脈管内画像データ処理システムであって、
メモリと、
前記メモリと通信しているプロセッサとを備え、前記プロセッサに、
複数のフレームのうちの2つ以上のフレームの間で変化する楕円形の較正特徴を使用して、断面画像を含む複数のフレームを連続的に較正するステップであって、前記複数のフレームが血管を通り抜けるプローブのプルバックの間に収集されたデータを含む、ステップと、
前記複数のフレームにおけるガイドワイヤを検出するステップと、
複数の連続的に較正されたフレームを表示するステップとを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を前記メモリが含む、システム。
[実施例13]
連続的に較正する前記ステップが、前記複数のフレームの少なくとも大部分において前記楕円形の較正特徴を識別するステップを含む、実施例12に記載のシステム。
[実施例14]
前記楕円形の較正特徴を識別する前記ステップが、較正特徴の非同心の配置、較正特徴の円形輪郭、較正特徴の周囲寸法、較正特徴の面積寸法、較正特徴のより明るい環状のサブセットの厚さ、及び較正特徴のドープ領域の厚さで構成されるグループの中から選択される1つ又は複数の制限を使用して実行される、実施例13に記載のシステム。
[実施例15]
前記プロセッサに、
前記複数のフレームを複数のウィンドウに分割するステップと、
前記複数のウィンドウを横断する前記楕円形の較正特徴の測定値に対して曲線をフィットさせるステップとを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を更に備える、実施例13に記載のシステム。
[実施例16]
前記プロセッサに、
連続的に較正されたフレームにおける1つ又は複数の側枝を検出するステップと、
前記連続的に較正されたフレームのうちの1つ又は複数に側枝を表示するステップとを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を更に備える、実施例13に記載のシステム。
[実施例17]
前記プロセッサに、
前記連続的に較正されたフレームに関してフレームごとに血管の管腔を検出するステップと、
前記連続的に較正されたフレームに前記血管の前記管腔を表示するステップとを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を更に備える、実施例16に記載のシステム。
[実施例18]
前記プロセッサに、
前記連続的に較正されたフレームに関してフレームごとにガイドカテーテルを検出するステップを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を更に備える、実施例17に記載のシステム。
[実施例19]
前記プロセッサに、
ステント支柱を検出するステップと、
前記連続的に較正されたフレームのうちの1つ又は複数にステント支柱を表示するステップとを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を更に備える、実施例16に記載のシステム。
[実施例20]
前記プロセッサに、
前記連続的に較正されたフレームにおいてフレームごとに1つ又は複数の側枝を検出するステップと、
前記連続的に較正されたフレームにおける1つ又は複数のステント支柱をフレームごとに検出するステップと、
前記連続的に較正されたフレームに関してフレームごとに血管の管腔を検出するステップと、
前記連続的に較正されたフレームのうちの1つ又は複数に側枝、1つ又は複数のステント支柱、及び前記管腔を表示するステップとを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を更に備える、実施例16に記載のシステム。
[実施例21]
前記楕円形の較正特徴が第1の境界線を含み、前記境界線が2つ以上のフレームの間で変化する、実施例13に記載のシステム。
[実施例22]
前記楕円形の較正特徴が前記第1の境界線の中に配置される第2の境界線を含み、前記第2の境界線が2つ以上のフレームの間で変化する、実施例21に記載のシステム。
[実施例23]
複数のフレームを連続的に較正する前記ステップが、較正された走査線のフレームを生成する前に各走査線を較正するステップを含む、実施例21に記載のシステム。
[実施例24]
前記プロセッサに、
前記第1の境界線の形状又は較正特徴トラッキングの喪失に応答して警報を生成するステップを実行させるための前記プロセッサにより実行可能な命令を更に備える、実施例21に記載のシステム。
Claims (1)
- 脈管内イメージングシステムを較正するソフトウェアベースのプログラムであって、当該プログラムが前記脈管内イメージングシステムのプロセッサにより実行されると、該プロセッサに、
動脈内で距離Dだけ引き戻される脈管内プローブから取得された脈管内画像データを格納することと、
画像データの複数のフレームにおいて、1つ又は複数の画像処理ソフトウェアモジュールを使用して、フレーム基準毎に、前記距離Dに沿って位置が変化する、カテーテルシース内に位置付けされた楕円形の較正特徴を識別することと、 前記画像データの複数のフレームにおいて前記楕円形の構成特徴を検出することと、
検出された前記楕円形の較正特徴を用いて、前記1つ又は複数の画像処理ソフトウェアモジュールを使用して前記画像データの複数のフレームを較正することであって、検出された前記楕円形の較正特徴は、前記複数のフレームのうちの2つ以上のフレームの間で変化する、較正することと、
連続的に較正された複数のフレームを表示することと、を含む段階を行わせる、
プログラム。
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