[发明专利]校准和图像处理设备、方法和系统

说明书

本发明涉及作为在血管中拉回血管内成像探针的结果而校准相对于血管生成的多帧的系统和方法。在帧的子集之间改变的设置在帧中的校准部件可用于执行校准。可以在拉回后执行校准。各种滤波器和图像处理技术可用于识别多帧中的一个或多个部件，包括但不限于校准部件、导丝、分支血管、支架支柱、血管的内腔和其他部件。可以使用图形用户截面来显示部件。

技术领域

本发明涉及成像系统，更具体地，涉及图像数据收集探针、数据收集系统、光学相干断层扫描和相关方法。

背景技术

光学相干断层扫描(OCT)是在眼科学、心脏学、肠胃学和其他领域中广泛地应用的干涉成像技术。在干涉成像中，来自已知和可控光学路径(‘参考路径’)的光与从未知路径返回的光发生干涉，使得可以通过分析所得到的干涉图来确定关于该未知路径(‘样本路径’)的信息。干涉图包含被分析的样本内的结构的深度位置信息。OCT的具体优点在于其与光纤的固有兼容性，使其成为非侵入性或微创医疗过程的近乎理想的成像方式。

通常，对于OCT系统来说，样本和干涉路径的长度相匹配以确保被记录的干涉效应对应于样本内的期望扫描区域。在许多过程中要求的相对较长光学导管(通常近似为1.5至2米)的情况下，这种匹配难以实现。此外，在这些导管中使用的光纤可在使用期间容易地伸展或者收缩几毫米。

当使用OCT时，光学“零点”是必不可少的。其在图像空间中限定了哪里存在所谓的参考平面。通过约定，表面平面在x-y平面中，并且沿着z轴为深度。例如在显微镜应用中，可以有利地将零点设置在显微镜载片的表面处，使得可以抵靠该已知表面测量样本。对于插入到内腔(诸如血管)中的导管来说，最有用的参考表面是导管尖端本身的外表面，并且从该位置开始向外测量所有距离。

OTC系统通常使用光学成像设备内的可调参考路径来根据使用状况调整每个导管。这通常使用参考电机进行处理，其中参考电机可以来回移动诸如参考反射镜的反射器以调整参考路径。

给定的医疗应用可以每天使用许多一次性导管；所有都与相同的成像设备交互。因此，虽然主路径长度调整可以非常有效地工作，但其通常要求理解光学反射图案的本领域技术人员的初始调整或者将被OCT记录的导管的‘识别标志’，以确定如何将参考路径调整为与导管尖端的外表面一致。

再次，通过调整参考臂的主路径长度来执行图像零点或参考面位置的调整。这种调整通常被称为参考臂的“z偏移”并且经由电机(简称为z偏移电机)和可移动参考镜进行控制。按照惯例，当如设计一样精确制造样本臂长度(导管)时，设备z偏移为零；当导管太短时为负；以及当导管太长时为正。电机移动可用于以一致的方式来调整用于不同的导管的参考路径。

基于OCT导管的探针通常包括光束引导结构(诸如透镜或反射器)，该光束引导结构被放置在它们的远端处以聚集和引导用于扫描目的的光。光通常传播通过一个或多个透明鞘，其中透明鞘包括其中设置有光纤的导管外部结构并与透镜或反射器进行光学通信。每个光学界面都可以引起将被OCT检测到的反射。因此，在确定这些反射器中的哪一个对应于系统的期望光学参考点(‘零点’)方面存在挑战。

由于基于这种零点设置进行测量，所以正确地进行设置可以显著影响给定医疗应用的结果。此外，由于可能存在多种紧密间隔和类似的强度反射，所以检测适当零偏移(‘z偏移’)的软件的使用存在问题且是不可靠的。此外，作为进一步的复杂性，由于成像系统和这种系统使用的基于一次性导管的探针随时间发生变化，所以用于一个系统的软件通常不被设计用于不同的OCT探针。校准漂移和其他成像人为因素也会影响拉回后检查帧期间(frames post-pullback)的图像质量。

因此，需要适合用于校准OCT系统的方法、设备和系统。假定光学接口信号的复杂性，需要在校准数据收集探针或基本数据的环境下处理这种信号的附加技术、软件模块和设备。此外，还需要适合于在完成拉回之后处理校准漂移和相关问题的图像处理技术。此外，方法、设备和系统应该能够利用不同类型的一次性数据收集探针进行工作。本发明解决了这些需求。

发明内容