[发明专利]充血或失血管腔的血管内超声图像处理

说明书

本发明公开了用于对充血或失血管腔的血管内超声图像处理的技术。导管组件可包括具有成像元件的血管内成像设备，以对脉管系统成像并产生成像数据。包括可编程处理器的成像引擎可以与血管内成像设备通信。成像引擎可以确定脉管系统的管腔状态，所确定的管腔状态指示脉管系统是充血还是血液清除的。成像引擎可以执行信号处理以增强生成的图像数据。最后，成像引擎可以基于增强的成像数据和所确定的管腔状态来生成图像。

技术领域

本发明涉及血管内成像和血管内图像数据处理的领域。

背景技术

血管内成像通常用于在诊断上识别血管的显著特征。例如，医疗专业人员可以使用血管内成像系统来帮助识别和定位血管中的阻塞或损伤。常见的血管内成像系统包括血管内超声(IVUS)系统以及光学相干断层扫描(OCT)系统。

IVUS系统包括一个或多个超声换能器，该超声换能器基于接收的电信号发射超声能量并且基于各种血管内结构反射的超声能量发送返回电信号。在某些情况下，具有高分辨率显示屏的控制台能够实时显示IVUS图像。以此方式，IVUS可用于在冠状动脉壁的表面或附近提供血管结构和管腔的体内可视化，包括冠状动脉管腔、冠状动脉壁形态以及诸如支架的设备。IVUS成像可用于可视化患病血管，包括患有冠状动脉疾病的血管。在一些情况下，超声换能器可以以相对较高的频率(例如，10MHz-60MHz，在一个实施例中为40MHz-60MHz)操作，并且可以被承载在IVUS导管组件的远端附近。某些IVUS系统涉及血管的360度可视化(例如，机械旋转IVUS导管组件，操纵来自相控阵换能器的IVUS信号等)。

换能器接收的电信号可以表示图像信息，并且可以用于构建图像。在某些系统中，模拟图像信息可以被数字化为矢量形式。然后可以由一系列矢量构建图像。例如，每个包括N个数据点的M个矢量可以用于构建M×N二维图像。在一些系统中，可以实时生成并显示患者的血管结构的图像，以提供这种结构的体内可视化。

超声换能器通常产生模拟信号并以特定频率操作。通常，接收到的图像信息的分辨率随着换能器的操作频率和换能器获取数据的频率而增加；即，高频图像倾向于具有比低频图像更好的分辨率。然而，在高频下获取的数据通常包括更大的信号损耗，从而信噪比(“SNR”)与低频图像相比时会因高频传输相关联的损耗而较低。如果通过增加的增益放大了图像强度，则可能会导致产生暗淡，难以看清的图像或非常嘈杂的图像。结果，大多数血管内成像以相对较低的频率执行，牺牲了图像分辨率以提高SNR。

在某些系统中，处理图像信息以提高SNR。处理可以包括组合数据诸如平均化、包络检测、和/或选择各种数据点以消除诸如离群值。但是，每个处理步骤都需要时间。例如，在某些系统中，包络检测可能要求将每个矢量一一传递通过包络检测器，从而减慢了成像过程。如果处理延迟过长，则无法生成实时显示以对正在成像的血管结构进行体内可视化。

发明内容

实施例包括血管内成像系统(例如，IVUS)，该系统自动检测血液是否已经从成像的血管中移出并相应地调整图像信号处理。如果成像换能器提供的信号指示在成像时血液存在于成像血管中，则将信号处理为图像的步骤可各自具有一组相应的属性。另一方面，如果成像换能器提供的信号指示在成像时血液已从成像的血管中移出，则将信号处理为图像的一个或多个步骤可以具有一组不同的属性。图像处理步骤中的差异可以解释成像能量(例如，超声)如何通过血液传播与通过用于置换血液的流体传播的差异。血液置换液的实例包括盐水、造影剂、林格氏溶液、右旋糖酐和乳酸溶液。

如所指出的，在一些实施例中，成像系统还基于血液是否已经被移出来调节信号处理，以产生血管的更准确的图像。血管内成像系统进行高频图像获取和对整个噪声范围进行有效噪声过滤。进行处理步骤以实现高分辨率，低噪声图像。足够低程度的噪声允许图像信息被放大以显示高分辨率的细节，而又不会将噪声放大到图像变得模糊的程度。