一種集成血管內光相干性斷層掃描（oct）影像和數字減影(dsa)影像的一體化離線處理系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種集成血管內光相干性斷層掃描（OCT）影像和數字減影（DSA）影像的一體化離線處理系統，包括數據采集模塊、DSA影像的血管分割重建模塊、OCT影像的血管測量模塊、血管三維成像模塊、DSA影像和OCT影像的聯動模塊、影像報告模塊和傳輸模塊。本發明結合DSA影像和OCT影像，多方位對血管進行處理，進而有助于對興趣血管段的精確定位，通過對DSA影像的血管分割重建模塊所獲得的血管測量結果和OCT影像的血管測量模塊所獲得的橫截面上的血管測量結果的對比，提高醫生或研究者在術后對血管的處理研究精度，以便為之后類似病例的介入手術提供更完善的治療方案。
【專利說明】一種集成血管內光相干性斷層掃描(OCT)影像和數字減影(DSA)影像的一體化離線處理系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于醫療設備領域，具體是指一種集成血管內光相干性斷層掃描(OCT)影像和數字減影(DSA)影像的一體化離線處理系統。
【背景技術】
[0002]冠狀動脈造影是診斷冠心病的一種有效方法。將導管經大腿股動脈、橈動脈或其它周圍動脈插入，送至升主動脈，然后探尋左或右冠狀動脈口插入，注入造影劑，使冠狀動脈顯影，能較明確地揭示冠狀動脈的解剖畸形及其阻塞性病變的位置、程度與范圍。冠狀動脈造影是目前能直接觀察冠狀動脈形態的有效方法，醫學界號稱其為“金標準”。對于造影中狹窄較重的部位，需要進行介入治療。
[0003]在臨床實際應用當中，冠狀動脈造影也表現出諸多不足之處。如，它只能顯示管腔的情況，不能顯示病變所在的管壁和粥樣斑塊，不能提供粥樣斑塊形態和性質的詳細情況，有可能使術者低估冠脈狹窄的程度。這就使得依據冠脈造影評價冠脈粥樣硬化和介入治療療效的準確度降低。尤其是冠脈血管重構這一概念的提出，使得人們不得不重新評價冠脈造影在冠心病診療中的可靠性。在冠脈粥樣硬化的早期，隨著粥樣斑塊面積的增大，冠脈呈代償性擴張，管腔面積可無狹窄，這一過程即血管重構，此時冠脈造影往往無異常表現。
[0004]光學相干斷層掃描(0CT)，使用低相干光對生物組織進行橫斷面掃描，通過記錄散射剖面與光束中每個橫向位置 的深度的對比曲線生成組織的截面圖像，其使用了最新的高分辨率掃描技術，除具有無創傷、可重復性好的優點外，它能夠測量分辨率< ΙΟμπι的組織和距離，可對血管的斑塊性質、支架鋼梁等能進行精確分析。由于光相干性斷層探頭直接置于血管腔內探測，因此，血管內光相干性斷層不僅可準確測量管腔及粥樣斑塊或纖維斑塊的大小，更重要的是它可提供粥樣斑塊的大體組織信息，在顯示因介入治療所致的復雜的病變形態時明顯優于造影。
[0005]對于一些血栓病變、支架內再狹窄等需要精確分析的病變，往往需要OCT的指導。然而，絕大多數的DSA影像和OCT影像只是在術中給予了術者一定的指導意義，而在術后，這些數據都被壓積在光盤或者服務器硬盤中，當需要再次調用這些影像時，無法有效地將DSA和OCT影像結合在一起，進而在研究這些病例時，每個醫生或研究者在同一血管病變處可能獲得不同的數據，為臨床研究和病例回顧的進行制造了很多障礙。因此，一種能結合DSA影像和OCT影像，實現血管點對點測量的影像處理系統，將有助于醫生或臨床研究者在術后對病例進行回顧討論和臨床研究，進而為介入手術的下次開展提供更好地方案，推動著心血管介入手術的發展。而此類技術在國內尚屬空白，因此具有很大的發展空間和研究價值。
【發明內容】
[0006]針對【背景技術】所提出的問題，本發明的目的是提供一種集成血管內光相干性斷層掃描(OCT)影像和數字減影(DSA)影像的一體化離線處理系統。為此，本發明采用以下技術方案: 本發明包括七個模塊:數據采集模塊、DSA影像的血管分割重建模塊、OCT影像的血管測量模塊、血管三維成像模塊、DSA影像和OCT影像的聯動模塊、影像報告模塊以及傳輸模塊。其中:(1)數據采集模塊，用于調用本地硬盤或遠程訪問指定計算機上存儲的所需研究的DSA影像和OCT影像；(2) DSA影像的血管分割重建模塊，用于對采集的DSA影像重建血管走形，對重建后的血管中被選擇的感興趣的血管段，勾勒血管中心線，在勾勒的血管中心線上標注感興趣血管段的起始點和終末點；(3) OCT影像的血管測量模塊，通過OCT導管的自身尺寸做參照，對OCT影像上被選擇的感興趣的圖像進行全自動或人機互動式血管管腔的測量；所述的全自動測量是指計算機根據血管橫截面上的自身管腔和殘余管腔的邊界的灰度值的不同，自動獲取自身管腔和殘余管腔的邊界，并獲得測量結果；所述的人機互動式測量是指在計算機對感興趣的圖像進行所述的全自動測量的基礎上，再提供操作者修改界面，接收操作者的指令，修改血管橫截面上自身管腔和殘余管腔的邊界，OCT影像的血管測量模塊根據新勾勒的血管管腔邊界再進行所述測量；所述測量包括:血管橫截面上的自身管腔與殘余管腔的管腔面積、直徑和斑塊負荷，以及縱截面上血管的長度；所述的自身管腔是指原始的血管管腔，包括殘余的血管管腔和斑塊部分；所述的殘余管腔是指目前現有的能供血流通過的血管管腔，就是自身管腔剔除了斑塊后所剩下的血管管腔；所述的斑塊負荷是指橫截面上的斑塊面積與自身管腔的面積的比值；(4)血管三維成像模塊，用于對被選擇的感興趣的血管，根據其OCT影像的血管橫截面和縱截面影像以及DSA影像分割重建后的血管走形，生成直觀的血管三維結構；(5) DSA影像和OCT影像的聯動模塊，用于根據血管的三維結構，獲取所勾勒的血管中心線上的起始點和終末點之間的真實長度，并根據起始點和終末點，確定OCT影像上相應的起始幀和結束幀圖像，并計算出OCT影像上起始幀和結束幀之間的圖像幀數N，進而自動將DSA影像上的起始點和終末點之間的血管分割成N個等距離的點，實現DSA影像上的血管的每個點對應OCT影像上各自相應的幀圖像，并通過對DSA影像的血管分割重建模塊所獲得的血管測量結果和OCT影像的血管測量模塊所獲得的橫截面上的血管測量結果的對比，提高醫生或研究者在術后對血管的處理研究精度，以便為之后類似病例的介入手術提供更完善的治療方案；(6)影像報告模塊，用于根據由計算機自動輸入或人工輸入的上述模塊所獲得的中間數據和結果數據，按照模板，生成影像相關數據報告，供醫生或臨床研究者討論；(7)傳輸模塊，用于傳輸一體化離線處理系統所生成的影像數據和報告至指定的計算機。
[0007]進一步地，DSA影像的血管分割重建模炔基于匹配濾波的方法，提取不相交血管的邊緣、直徑和中心線，對采集的DSA影像血管重建血管走形。
[0008]進一步地，DSA影像的血管分割重建模塊還結合多尺度分析和邊界跟蹤的方法，提高模糊的、細小的和交叉的血管處理效果。
進一步地，DSA影像的血管分割重建模塊還可以根據指令，以造影導管或指引導管的尺寸做參照，對DSA影像上感興趣的血管段進行長度、參考直徑和管腔面積的測量。
[0009]進一步地，血管三維成像模塊在生成血管的三維結構之后，還可以根據指令，通過縱截面上的血管長度和橫截面上的殘余管腔的面積，獲取血管容積。
[0010]所述影像報告模塊中所述的“上述模塊所獲得的中間和結果數據”，可以是某個模塊對圖像的測量結果和計算結果、某個模塊采集的圖像、經某個模塊處理后的圖像。
[0011]采用本發明的技術方案，具有以下技術效果:
(I)直觀獲取血管的真實長度、血管管腔直徑、血管管腔面積和容積以及斑塊負荷；
(2)獲取直觀的血管三維結構；(3)通過對所述的DSA影像的血管分割重建模塊所獲得的血管測量結果和所述的OCT影像的血管測量模塊所獲得的橫截面上的血管測量結果的對比，進而可以觀察微細的血管病變，幫助醫生或臨床研究者更好地研究病例，為之后的介入手術做更好地鋪墊，提供更加合適的手術方案。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明系統與其它相關設備的整體結構框架圖。
[0013]圖2是本發明系統的實現方式路線圖。
[0014]圖中，1、血管內光相干性斷層掃描儀；2、數字減影血管造影機；3、OCT影像和DSA影像一體化離線處理系統；4、影像圖片專用打印機；5、醫院的影像中央站；6、數據采集模塊；7、DSA影像的血管分割重建模塊；8、OCT影像的血管測量模塊；9、DSA影像和OCT影像的聯動模塊；10、血管三維成像模塊；11、影像報告模塊；12、傳輸模塊。
【具體實施方式】
[0015]根據圖1和圖2，本發明所提供的是集成血管內光相干性斷層掃描(OCT)影像和數字減影(DSA)影像的一體化離線處理系統。該系統包括七個模塊:數據采集模塊、DSA影像的血管分割重建模塊、OCT影像的血管測量模塊、血管三維成像模塊、DSA影像和OCT影像聯動模塊、影像報告模塊以及傳輸 模塊。其中:(1)數據采集模塊:用于調用本地硬盤或遠程訪問指定計算機上存儲的所需研究的DSA影像和OCT影像；(2) DSA影像的血管分割重建模塊:基于匹配濾波的方法，在DSA影像上提取不相交血管的邊緣、直徑和中心線，重建血管走形，結合多尺度分析和邊界跟蹤的方法，提高模糊的、細小的和交叉的血管處理效果，并對感興趣的血管勾勒血管中心線，在勾勒的血管中心線上標注興趣血管段的起始點和終末點，或者，進一步地，根據指令，通過以造影導管或指引導管的尺寸做參照，對DSA影像上感興趣的血管段進行長度、參考直徑和管腔面積的測量；(3) OCT影像的血管測量模塊:通過OCT導管的自身尺寸做參照，對OCT影像上被選擇的感興趣的圖像進行全自動或人機互動式血管管腔的測量；所述的全自動測量是指計算機根據血管橫截面上的自身管腔和殘余管腔的邊界的灰度值的不同，自動獲取自身管腔和殘余管腔的邊界，并獲得測量結果；所述的人機互動式測量是指在計算機對感興趣的圖像進行所述的全自動測量的基礎上，再提供操作者修改界面，接收操作者的指令，修改血管橫截面上自身管腔和殘余管腔的邊界，OCT影像的血管測量模塊根據新勾勒的血管管腔邊界再進行所述測量。所述測量包括:血管橫截面上的自身管腔與殘余管腔的管腔面積、直徑和斑塊負荷，以及縱截面上血管的長度；所述的自身管腔是指原始的血管管腔，包括殘余的血管管腔和斑塊部分；所述的殘余管腔是指目前現有的能供血流通過的血管管腔，就是自身管腔剔除了斑塊后所剩下的血管管腔；所述的斑塊負荷是指橫截面上的斑塊面積與自身管腔的面積的比值；(4)血管三維成像模塊:用于對感興趣的血管，根據其OCT影像的血管橫截面和縱截面影像以及DSA影像分割重建后的血管走形，生成直觀的血管三維結構，或者，進一步地，在生成血管的三維結構之后，還可以根據指令，通過縱截面上的血管長度和橫截面上的殘余管腔的面積，獲取血管容積；(5) DSA影像和OCT影像的聯動模塊:用于根據血管的三維結構，獲取所勾勒的血管中心線上的起始點和終末點之間的真實長度，并根據起始點和終末點，確定OCT影像上相應的起始幀和結束幀圖像，并計算出OCT影像上起始幀和結束幀之間的圖像幀數N，進而自動將DSA影像上的起始點和終末點之間的血管分割成N個等距離的點，實現DSA影像上的血管的每個點對應OCT影像上各自相應的幀圖像，通過對DSA影像的血管分割重建模塊所獲得的血管測量結果和OCT影像的血管測量模塊所獲得的橫截面上的血管測量結果的對比，可以觀察微細的血管病變，幫助醫生或臨床研究者更好地研究病例，為之后的介入手術做更好地鋪墊，提供更加合適的手術方案；(6)影像報告模塊:用于根據由計算機自動輸入或人工輸入的上述模塊所獲得的測量數值，按照模板，生成影像相關數據報告，供醫生或臨床研究者討論；(7)傳輸模塊:用于傳輸一體化離線處理系統所生成的影像數據和報告至指定的計算機。
[0016]本發明可采用計算機作為硬件進行上述過程的處理。在做完血管介入手術后，當需要調用這些DSA和OCT影像資料以進行病例回顧和研究時，本發明將進入運用階段，其具體的實施步驟如下:
1、利用本發明的數據采集模塊，直接調取本地硬盤或遠程訪問指定計算機上存儲的所需研究的DSA影像和OCT影像；
2、通過DSA影像和OCT影像的對比觀察，由操作者在DSA影像上找到感興趣的病變血管，根據操作者指令，由計算機運行，用DSA影像的血管分割重建模塊對DSA影像上感興趣的血管，重建血管走形，并對重建后的血管，勾勒中心線，并自動生成垂直于中心線的可移動線，在中心線上標注感興趣的病變血管的起始點和終末點。所述的感興趣的病變血管也即被選擇的血管，即本發明的處理對象。
[0017]3、根據操作者指令，由計算機運行，根據所選擇血管的OCT影像的血管橫截面和縱截面影像以及DSA影像分割重建后的血管走形，用血管三維成像模塊，生成直觀的血管三維結構。
[0018]4、根據操作者指令，由計算機運行，用DSA影像和OCT影像的聯動模塊，在前述產生的血管三維結構上標出與中心線上的病變血管段的起始點和終末點相對應的起始點和終末點，進而獲取兩點之間的血管的真實長度；并根據起始點和終末點，確定OCT影像上相應的起始幀和結束幀圖像，獲取OCT影像上起始幀和結束幀之間的圖像幀數N，進而自動將DSA影像上的起始點和終末點之間的血管分割成N個等距離的點，實現DSA影像上的血管的每個點對應OCT影像上各自相應的幀圖像。
[0019]5、選擇聯動操作后，在DSA影像的被選擇的血管上的N個點之間移動可移動線時，OCT影像上的幀圖像會相應地前后運動；反之，在OCT影像上的開始幀與結束幀之間前后運動幀圖像時，DSA影像上的可移動線會相應移動。進而實現DSA影像和OCT影像的聯動，確保可移動線所處的血管段與OCT影像的當前幀圖像相吻合，方便醫生或臨床研究者對DSA影像和OCT影像進行對比觀察。
[0020]通過DSA影像和OCT影像的聯動模塊，為在DSA影像和OCT影像的對比處理過程提供了非常直觀和方便的界面。通過OCT影像的血管測量模塊對感興趣的血管段進行血管管腔的測量，并通過DSA影像的血管分割重建模塊對相應的血管段進行長度、參考直徑和血管管腔面積的測量，進而方便醫生或臨床研究者在血管相同病變處，對比上述兩者的測量結果，形成直觀的供病例討論和研究的基礎數據，為之后的類似病變提供更為合適的治療方案。
[0021]6、 根據需要，通過血管的三維成像模塊，在生成血管三維結構之后，根據指令，通過縱截面上的血管長度和橫截面上的殘余管腔的面積，獲取血管容積。
[0022]7、根據操作者指令，由計算機運行，用影像報告模塊根據手動輸入或計算機自動輸入的影像測量數據，生成報告并隨測量后的影像，一同用傳輸模塊上傳至指定的計算機，以備再次利用。
【權利要求】
1.一種集成血管內光相干性斷層掃描(OCT)影像和數字減影(DSA)影像的一體化離線處理系統，包括以下模塊:數據采集模塊、DSA影像的血管分割重建模塊、OCT影像的血管測量模塊、血管三維成像模塊、DSA影像和OCT影像的聯動模塊、影像報告模塊以及傳輸模塊； 所述的數據采集模塊，用于調用本地硬盤或遠程訪問指定計算機上存儲的所需研究的DSA影像和OCT影像； 所述的DSA影像的血管分割重建模塊，用于對采集的DSA影像重建血管走形，對重建后的血管中被選擇的感興趣的血管段，勾勒血管中心線，在勾勒的血管中心線上標注感興趣血管段的起始點和終末點； 所述的OCT影像的血管測量模塊，通過OCT導管的自身尺寸做參照，對OCT影像上被選擇的感興趣的圖像進行全自動或人機互動式血管管腔的測量；所述的全自動測量是指計算機根據血管橫截面上的自身管腔和殘余管腔的邊界的灰度值的不同，自動獲取自身管腔和殘余管腔的邊界，并獲得測量結果；所述的人機互動式測量是指在計算機對感興趣的圖像進行所述全自動測量的基礎上，再提供操作者修改界面，接收操作者的指令，修改血管橫截面上自身管腔和殘余管腔的邊界，OCT影像的血管測量模塊根據新勾勒的血管管腔邊界再進行所述測量；所述測量包括:血管橫截面上的自身管腔與殘余管腔的管腔面積、直徑和斑塊負荷，以及縱截面上血管的長度；所述的自身管腔是指原始的血管管腔，包括殘余的血管管腔和斑塊部分；所述的殘余管腔是指目前現有的能供血流通過的血管管腔，就是自身管腔剔除了斑塊后所剩下的血管管腔；所述的斑塊負荷是指橫截面上的斑塊面積與自身管腔的面積的比值； 所述的血管三維成像模塊，用于對被選擇的感興趣的血管，根據其OCT影像的血管橫截面和縱截面影像以及DSA影像分割重建后的血管走形，生成直觀的血管三維結構； 所述的DSA影像和OCT影像的聯動模塊，用于根據血管的三維結構，獲取所勾勒的血管中心線上的起始點和終末點.之間的真實長度，并根據起始點和終末點，確定OCT影像上相應的起始幀和結束幀圖像，并計算出OCT影像上起始幀和結束幀之間的圖像幀數N，進而自動將DSA影像上的起始點和終末點之間的血管分割成N個等距離的點，實現DSA影像上的血管的每個點對應OCT影像上各自相應的幀圖像，方便對興趣血管管腔的精確測量和研究; 所述的影像報告模塊，用于根據由計算機自動輸入或人工輸入的上述模塊所獲得的中間數據和結果數據，按照模板，生成影像相關數據報告，供醫生或臨床研究者討論； 所述的傳輸模塊，用于傳輸一體化離線處理系統所生成的影像數據和報告至指定的計算機。
2.如權利要求1所述的一體化離線處理系統，其特征在于所述的DSA影像的血管分割重建模炔基于匹配濾波的方法，提取不相交血管的邊緣、直徑和中心線，對采集到的DSA影像重建血管走形。
3.如權利要求2所述的一體化離線處理系統，其特征在于所述的DSA影像的血管分割重建模塊還結合多尺度分析和邊界跟蹤的方法，提高模糊的、細小的和交叉的血管處理效果O
4.如權利要求2或3所述的一體化離線處理系統，其特征在于所述的DSA影像的血管分割重建模塊還根據指令，以造影導管或指引導管的尺寸做參照，對DSA影像上感興趣的血管段進行長度、參考直徑和管腔面積的測量。
5.如權利要求1所述的一體化離線處理系統，其特征在于所述的血管三維成像模塊，在生成血管的三維結構之后，還根據指令通過縱截面上的血管長度和橫截面上的殘余管腔的面積，獲取血管容積。.
【文檔編號】A61B5/00GK103462590SQ201310424583
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月17日 優先權日:2013年9月17日
【發明者】王建安, 朱國忠, 孫勇 申請人:浙江大學