用于自動確定血管內(nèi)腔輪廓的方法及裝置的制造方法
【專利說明】用于自動確定血管內(nèi)腔輪廓的方法及裝置 相關申請
[0001] 本申請要求2012年12月12日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/736226的優(yōu)先權， 其全部內(nèi)容在此通過引用并入。
【背景技術】
[0002] 在支架植入過程中大多數(shù)介入心臟病專家依賴于血管造影術以正確地按照規(guī)定 尺寸制作和定位支架。不幸的是，當使用血管造影術投影時，內(nèi)腔截面的離心率使得很難精 確測量血管直徑以按照規(guī)定尺寸制作支架。此外，彌漫性病變中正常和病變節(jié)段的區(qū)分也 是困難的，因為血管造影術不能直接使血管壁上的斑塊顯影。血管造影術的這些局限性使 得適當?shù)闹Ъ艹叽绾投ㄎ皇且环N挑戰(zhàn)。不適當?shù)闹Ъ艹叽纾谥Ъ艿某叽邕^大時，可能導致 嚴重損害血管；在支架的尺寸過小時，達不到充分的治療價值。
[0003] 雖然光相干斷層造影（0CT)和血管內(nèi)超聲（IVUS)無需受到血管造影術中的固有 局限性，但是0CT和IVUS成像方式僅在介入治療的一小部分中引導支架展開。在支架展開 中有限度的使用0CT和IVUS成像的一個原因是，當前確定支架的最佳直徑和長度的過程是 主觀和耗時的。需要一種簡單且快速的方法，將血管內(nèi)成像信息應用到適當?shù)匕凑找?guī)定尺 寸制作和植入支架，以產(chǎn)生正常血管輪廓的最佳可能修復。
[0004] 本發(fā)明解決了這種需要和其他需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一方面，本發(fā)明涉及一種按照規(guī)定尺寸制作和調(diào)節(jié)用于修復狹窄血管輪廓的支 架的方法。在一個實施例中，所述方法包括以下步驟：將血管劃分成多個節(jié)段，每個節(jié)段 被限定為血管分支之間的空間；選擇看起來基本上沒有斑塊的起點；限定在這一點上的直 徑是最大直徑；根據(jù)冪律計算下一個相鄰節(jié)段的最大直徑；測量下一個相鄰節(jié)段的實際直 徑；根據(jù)其中較大的直徑來選擇計算的最大直徑或測量的最大直徑；使用選擇的最大直徑 以發(fā)現(xiàn)該下一個節(jié)段的最大直徑；反復地進行直到其中要植入支架的血管的每個節(jié)段都被 檢查；以及響應于端部近端和遠端節(jié)段的直徑來選擇支架。
[0006] 在一個實施例中，響應于節(jié)段的測量直徑、節(jié)段的計算平均直徑和節(jié)段的質(zhì)量來 確定節(jié)段的最大直徑。在另一個實施例中，冪律由如下公式給出： DE (i+1) = DE (i)+DbE (i) 其中D是節(jié)段的直徑，Db是分支的直徑，以及e是指數(shù)。在又一個實施例中，e具有 約2. 0到約3. 0的值。在另一個實施例中，通過從自動組織定征、用戶標識和形態(tài)的組中選 擇的方法來確定組織的常態(tài)。在另一個實施例中，自動組織定征方法利用血管相鄰區(qū)域之 間0CT信號的互相關。在又一個實施例中，自動組織定征方法利用頂與0A的比率。在又 一個實施例中，首先利用Gabor濾波器來過濾關注的幀。在又一個實施例中，自動組織定征 方法利用基于強度分布的幀。在另一個實施例中，所述方法還包括通過確定存在于血管中 的疾病量來確定在血管中支架應該接觸的位置。
[0007] 在另一方面，本發(fā)明涉及一種按照規(guī)定尺寸制作植入血管的支架的裝置。在一個 實施例中，所述裝置包括處理器，其具有血管的圖像數(shù)據(jù)，所述處理器執(zhí)行包括以下步驟的 程序：將血管劃分成多個節(jié)段，每個節(jié)段被限定為血管分支之間的空間；選擇看起來基本 上沒有斑塊的起點；限定在這一點上的直徑是最大直徑；根據(jù)冪律計算下一個相鄰節(jié)段的 最大直徑；測量下一個相鄰節(jié)段的實際直徑；根據(jù)其中較大的直徑來選擇計算的最大直徑 或測量的最大直徑；使用選擇的最大直徑以發(fā)現(xiàn)該下一個節(jié)段的最大直徑；以及反復地進 行直到其中要植入支架的血管的每個節(jié)段都被檢查；以及顯示結(jié)果以允許用戶響應于端部 近端和遠端節(jié)段的直徑來選擇支架。
[0008] 在一個實施例中，所述處理器響應于節(jié)段的測量直徑、節(jié)段的計算直徑以及節(jié)段 的質(zhì)量來確定節(jié)段的最大直徑。在另一個實施例中，所述處理器根據(jù)由如下公式給出的冪 律來計算節(jié)段的計算直徑： DE (i+1) = DE (i)+DbE (i) 其中D是節(jié)段的直徑，Db是分支的直徑，以及e是指數(shù)。在又一個實施例中，e具有 約2. 0到約3. 0的值。在另一個實施例中，所述裝置通過從自動組織定征、用戶標識和形態(tài) 的組中選擇的方法來確定組織的常態(tài)。在一個實施例中，自動組織定征利用血管相鄰區(qū)域 之間0CT信號的互相關。在一個實施例中，自動組織定征利用頂與0A的比率。在又一個 實施例中，處理器首先利用Gabor濾波器來過濾血管節(jié)段的圖像數(shù)據(jù)。在又一個實施例中， 所述處理器執(zhí)行利用基于強度分布幀的自動組織定征。在另一個實施例中，所述處理器通 過確定存在于血管中的疾病量來確定在血管中支架應該接觸的位置。
[0009] 在一個實施例中，本發(fā)明涉及一種顯示一段血管的表示的基于處理器的方法。在 一個實施例中，所述方法包括使用光相干斷層造影系統(tǒng)響應于該段血管的距離測量來產(chǎn)生 一組數(shù)據(jù)，該組數(shù)據(jù)包括沿著該段血管的多個位置的多個截面面積；顯示具有第一軸和第 二軸的第一面板，所述第一面板包括該段血管的第一縱向圖像視圖，其中第一軸對應于直 徑值，其中第二軸對應于沿著該段血管的位置；以及顯示該段血管的最小內(nèi)腔面積。在另一 個實施例中，所述直徑值被顯示為平均直徑或測量直徑。在又一個實施例中，產(chǎn)生第一縱向 視圖的步驟使用多個平均截面直徑。
[0010] 在另一個實施例中，所述方法包括在第二面板上顯示該段血管的縱向視圖，其中 第一軸對應于直徑值，其中第二軸以垂直條的方式對應于沿著該段血管的位置和血管的分 支。在又一個實施例中，該條寬度的尺寸被設置為使其等于分支的寬度。
【附圖說明】
[0011] 附圖不一定按照比例繪制，相反重點通常在于說明原理。附圖被認為是對各方面 的說明，而不是要限制本發(fā)明，本發(fā)明的范圍僅由權利要求限定。
[0012] 圖1是根據(jù)本發(fā)明構造的系統(tǒng)的實施例的框圖；
[0013] 圖2a和b是0CT顯示屏的實施例，其示出了血管的截面顯示（圖2a)以及血管的 縱向截面（圖2b);
[0014] 圖3是用于確定支架的縱向截面的平均直徑輪廓的高度示意性圖的示例；
[0015] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于自動分析血管內(nèi)腔輪廓的具有內(nèi)分支分割和相關符號 的平均直徑輪廓的實施例；
[0016] 圖5是概述了當沒有關于血管壁中斑塊特性的信息時，用于確定狹窄血管的最佳 支架后輪廓的過程的一個實施例的流程圖；
[0017] 圖6是概述了當具有關于血管壁中斑塊特性的信息時，用于確定狹窄血管的最佳 支架后輪廓的過程的另一個實施例的流程圖；
[0018] 圖7示出了最佳內(nèi)腔輪廓的實施例，其源自根據(jù)圖6所示的本發(fā)明的實施例的0CT 數(shù)據(jù)；
[0019] 圖8a和b分別是根據(jù)本發(fā)明的實施例獲得的對于正常血管以及具有斑塊血管的 圖像幀的強度對像素深度的繪圖；
[0020] 圖9a是具有根據(jù)本發(fā)明的實施例獲得的A線數(shù)據(jù)集的A線補片相關性的繪圖；
[0021] 圖9b是圖9a的A線補片的圖像；
[0022] 圖10a是根據(jù)本發(fā)明的實施例獲得的每一幀的頂（內(nèi)中膜）與0A(外部外模）的 比率的繪圖；
[0023] 圖10b是對應于根據(jù)本發(fā)明的實施例獲得的圖10a的繪圖中示出的各種幀的一系 列圖像；
[0024] 圖10C是根據(jù)本發(fā)明的實施例處理的圖10b的圖像；
[0025] 圖11a是根據(jù)本發(fā)明的實施例的正常組織的圖像，其被限定為正常的參考幀；
[0026] 圖lib是根據(jù)本發(fā)明的實施例的患病組織的圖像，其被限定為患病的幀；
[0027] 圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于計算支架伸展指標的測量點的示意 圖；
[0028] 圖13是示出了使用伸展指標的支架后區(qū)域的示意圖；
[0029] 圖14是系統(tǒng)的圖形界面的實施例的屏幕截圖；
[0030] 圖15是圖14中所示的系統(tǒng)的圖形界面具有一段選擇用于支架植入的內(nèi)腔的屏幕 截圖；
[0031] 圖16是圖14中所示的系統(tǒng)的圖形界面具有另一段選擇用于支架植入的內(nèi)腔的屏 蒂截圖；
[0032] 圖17是圖14中所示的系統(tǒng)的圖形界面具有又一段選擇用于支架植入的內(nèi)腔的屏 蒂截圖；以及
[0033] 圖18是示出目標支架輪廓和目標血管輪廓之間差異的部分圖形界面的屏幕截 圖。
【具體實施方式】
[0034] 光相干斷層造影（0CT)、血管內(nèi)超聲（IVUS)和其他血管內(nèi)成像方式提供有關血管 尺寸和斑塊特性的有價值信息。然而，當前的成像系統(tǒng)沒有以易于為適當?shù)闹Ъ苓x擇和植 入作出解釋的方式呈現(xiàn)這種信息。
[0035] 圖1是根據(jù)本發(fā)明構造的0CT系統(tǒng)10的實施例的框圖。系統(tǒng)10包括光學探針12， 其尺寸適于插入到關注的血管14中。光穿入探針12并且光從接收自探針12的組織反射， 并且被傳遞到干涉和電子模塊16。對應于接收自探針12的光的電子信號被傳遞到處理器 模塊14并且如本文所述的操作。該結(jié)果被顯示在圖形顯示和控制單元20上。
[0036] 圖2a和2b示出了市場上可買到的0CT系統(tǒng)顯示的實施例，其描繪了從冠狀動脈 獲得的圖像。血管的單個橫向截面圖像被顯示在用戶選擇的縱向位置（圖2a)，以及在血管 內(nèi)用戶選擇角度和位置的單個縱向截面（示出為穿過圖lb的縱向圖像的垂直線（a-a'））。 隨著用戶選擇圖2b的縱向圖像中的不同位置，在該位置的截面呈現(xiàn)在圖2a中。
[0037] 使用記錄的圖像作為引導，心臟病專家通常采用多步處理以提取所需的信息，進 而選擇適當?shù)某叽绾烷L度的支架用于治療病變部位（例如由斑塊引起的狹窄）。所需的步 驟通常包括：瀏覽圖像集以發(fā)現(xiàn)最狹窄的內(nèi)腔截面；測量最小的內(nèi)腔面積（MLA);在遠端方 向從具有當前MLA的幀開始瀏覽圖像集以定位具有最低斑塊負荷和最大內(nèi)腔直徑的血管 截面。接下來，心臟病專家測量和記錄這個截面的平均直徑作為遠端參考直徑D d，并且重復 搜索具有最低斑塊負荷和最大內(nèi)腔直徑的血管截面，只是心臟病專家在近端方向而不是在 遠端方向上滾動圖像集。當這個截面被發(fā)現(xiàn)時，