用于血流儲備分數(shù)模擬的形狀感測超聲探頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及醫(yī)學儀器，并且更具體地涉及與超聲探頭一起使用以計算在醫(yī)學應用中的血流儲備分數(shù)的形狀感測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]血流儲備分數(shù)(FFR)是在冠狀動脈導管插入術中用于測量跨冠狀動脈狹窄(變窄，通常是由于動脈粥樣硬化)的壓力差，以確定狹窄阻礙氧氣遞送至心臟肌肉(心肌缺血)的可能性的技術。在冠狀動脈導管插入術期間，使用鞘管和導絲來插入導管。FFR使用在線的端部上的小傳感器(通常是換能器)來測量壓力、溫度和流量，以確定病變的精確嚴重性。當前臨床實踐是使用壓力線來在潛在狹窄之前和之后測量壓力。備選地，壓力線的拉回能夠被執(zhí)行，并且沿血管記錄壓力。盡管壓力線準許測量壓力，但是它的插入也可能引起流量模式中的扭曲，從而導致不正確的測量。
[0003]作為非侵入性的備選，基于容積計算機斷層攝影(CT)血管造影(CTA)圖像的血流儲備分數(shù)(FFR)模擬正變得越來越重要。然而，針對FFR模擬的一個關鍵的部分是對模擬然后在其上被計算的底層血管幾何結構的準確知曉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本原理，一種醫(yī)學系統(tǒng)，包括:醫(yī)學儀器，其被配置用于介入部署；以及形狀感測系統(tǒng)，其被安裝在所述醫(yī)學儀器上或所述醫(yī)學儀器中，并且被配置為測量在所述介入部署期間的所述醫(yī)學儀器的形狀。成像設備被安裝在所述醫(yī)學儀器上或所述醫(yī)學儀器中，并且被配置為對所述成像設備被部署在其中的腔進行成像。配準模塊被配置為將在特定時間處的所述醫(yī)學儀器的所述形狀和所述腔的圖像進行配準，以在考慮運動的情況下重建所述腔的三維幾何結構。
[0005]一種用于針對血流儲備分數(shù)(FFR)模擬跟蹤腔運動的醫(yī)學系統(tǒng)，包括:醫(yī)學儀器，其被配置用于介入部署；以及形狀感測系統(tǒng)，其被安裝在所述醫(yī)學儀器上或所述醫(yī)學儀器中，并且被配置為測量在所述介入部署期間的所述醫(yī)學儀器的形狀。成像設備被安裝在所述醫(yī)學儀器上或所述醫(yī)學儀器中，并且被配置為對所述成像設備被部署在其中的腔進行成像。處理器被包括，并且存儲器被耦合到所述處理器。所述存儲器包括配準模塊，所述配準模塊被配置為將在特定時間處的所述醫(yī)學儀器的所述形狀和所述腔的圖像進行配準，以提供融合的數(shù)據(jù)，所述融合的數(shù)據(jù)在考慮所述腔的運動的同時重建幾何結構。FFR模擬模塊被配置為基于所述融合的數(shù)據(jù)計算在所述腔中的流量特性。
[0006]—種用于跟蹤腔運動的方法，包括:提供醫(yī)學儀器，其具有被安裝在所述醫(yī)學儀器上或所述醫(yī)學儀器中的形狀感測系統(tǒng)的，和被安裝在所述醫(yī)學儀器上或所述醫(yī)學儀器中的醫(yī)學成像設備；在介入部署期間同時地測量所述醫(yī)學儀器的形狀以及使用所述醫(yī)學成像設備來測量腔的圖像；并且將所述醫(yī)學儀器的所述形狀融合到在對應的時間處的所述腔的所述圖像，以在考慮運動的情況下重建所述腔的三維幾何結構。
[0007]本公開的這些及其他目的、特征和優(yōu)點將通過結合附圖閱讀的說明性實施例的以下詳細描述而變得顯而易見。
【附圖說明】
[0008]本公開將參考以下附圖詳細呈現(xiàn)優(yōu)選實施例的以下描述，其中:
[0009]圖1是示出了根據(jù)一個實施例的包括形狀感測系統(tǒng)和成像探頭或設備的醫(yī)學系統(tǒng)的方框/流程圖；
[0010]圖2是根據(jù)一個實施例示出了針對三個時間戳記的超聲圖像的形狀感測軌跡和用于計算流量特性的參考位置的圖；
[0011]圖3是根據(jù)一個實施例的由靜脈內(nèi)超聲探頭收集的血管圖像的橫截面的圖示；
[0012]圖4是根據(jù)本原理的用于執(zhí)行血流儲備分數(shù)(FFR)測量的說明性醫(yī)學儀器的側視圖；并且
[0013]圖5是示出了根據(jù)說明性實施例的用于確定運動中的腔的三維幾何結構的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]血流儲備分數(shù)(FFR)是在冠狀動脈導管插入術中用于測量跨例如冠狀動脈狹窄的壓力差的技術。壓力線通常在侵入性流程中用于測量狹窄、潛在狹窄或感興趣區(qū)之前和之后的壓力差。根據(jù)本原理，通過將形狀感測的成像探頭(例如，血管內(nèi)超聲(IVUS)探頭或光學相干斷層攝影(0CT)成像設備)用于血流儲備分數(shù)模擬，來采用備選。在IVUS (或0CT)收集腔直徑和血管壁的連續(xù)測量結果時，甚至在存在心臟跳動和呼吸運動的情況下，形狀感測準許對血管的三維重建。該信息能夠被用于生成血管的準確三維甚至四維模型(空間和時間)，作為用于使用例如計算流體動力學的FFR計算的輸入。
[0015]形狀感測血管內(nèi)超聲(IVUS)探頭使用具有被附接到導管的遠端的小型化超聲探頭的專門設計的導管，來測量血管的腔和壁兩者。盡管IVUS準許連續(xù)測量結果的收集，但是整個血管幾何結構的重建是困難的，尤其是在心臟跳動和呼吸運動的情況下，這能夠引起從其中獲得測量結果的位置的不確定性。
[0016]這些問題能夠通過測量IVUS導管的形狀來克服。這能夠由被附接至IVUS導管的形狀感測系統(tǒng)(例如，多個傳感器的光學形狀感測或電磁跟蹤)來實現(xiàn)。知曉了 IVUS探頭的形狀以及從IVUS獲得的血管腔和壁的測量結果兩者，能夠重建血管幾何結構。一旦該信息可用，其能夠成為隨后的FFR模擬的開始點。
[0017]應當理解，將依據(jù)醫(yī)學儀器來描述本發(fā)明；然而，本發(fā)明的教導要更廣泛得多，并且，可應用于任何儀器。在一些實施例中，本原理被采用在跟蹤或分析復雜的生物或機械系統(tǒng)中。具體而言，本原理可應用于生物系統(tǒng)的內(nèi)部追蹤流程，在諸如肺、胃腸道、排泄器官、血管等的身體的所有區(qū)中的流程。附圖中描繪的元件能夠被實施在硬件與軟件的各種組合中，并且提供可以被組合在單個元件或多個元件中的功能。
[0018]能夠通過使用專用硬件以及能夠運行與合適的軟件相關聯(lián)的軟件的硬件來提供附圖中示出的各種元件的功能。在由處理器提供時，所述功能能夠由單個專用處理器、由單個共享處理器、或由多個個體處理器(它們中的一些能夠被共享)來提供。此外，術語“處理器”或“控制器”的明確使用不應被解釋為唯一地指代能夠運行軟件的硬件，并且能夠暗含地包括而不限于數(shù)字信號處理器(“DSP”)硬件、用于存儲軟件的只讀存儲器(“ROM”)、隨機存取存儲器(“RAM”)、非易失性存儲設備等。
[0019]此外，在本文中的記載本發(fā)明的原理、方面和實施例的所有陳述，以及其具體范例，旨在涵蓋其結構和功能等價物。此外，這樣的等價物旨在包括當前已知的等價物和未來發(fā)展的等價物(即，無論其結構執(zhí)行相同功能的所發(fā)展的任何元件)。因此，例如，本領域技術人員將認識到，本文呈現(xiàn)的框圖表示實現(xiàn)本發(fā)明的原理的說明性系統(tǒng)部件和/或電路的概念視圖。類似地，將認識到，任何流程表、流程圖等表示基本上可以被表示在計算機可讀存儲介質中并因此由計算機或處理器來運行的各種過程，而無論這樣的計算機或處理器是否被明確示出。
[0020]此外，本發(fā)明的實施例能夠采取計算機程序產(chǎn)品的形式，所述計算機程序產(chǎn)品可從計算機可用或計算機可讀存儲介質存取，所述計算機可用或計算機可讀存儲介質提供用于由計算機或任何指令運行系統(tǒng)使用或者與計算機或任何指令運行系統(tǒng)結合來使用的程序代碼。出于該描述目的，計算機可用或計算機可讀存儲介質能夠是可以包括、存儲、通信、傳播或運輸用于由指令運行系統(tǒng)、裝置或設備使用或與其結合來使用的程序的任何裝置。所述介質能夠是電子的、磁性的、光學的、電磁的、紅外的或半導體系統(tǒng)(或者裝置或設備)或傳播介質。計算機可讀介質的范例包括半導體或固態(tài)