[发明专利]用于血管内成像的信号处理

说明书

在此披露了一种血管内成像系统，该血管内成像系统包括一个能够生成表示一个患者的血管结构的原始数据的换能器。该系统包括一个用于接收该原始数据并且生成增强的数据以便呈现给用户的成像引擎。该成像引擎包括一个相干滤波器，具有一个或多个包络检测器的一个包络检测模块，以及用于在各个阶段处理数据的一个空间滤波器。该成像引擎中的此类处理阶段用来降低高频噪声，生成低频数据，降低低频噪声，并且显示具有一个改善的信噪比的低频数据。该系统可以包括一个用于基于被增强的数据生成一个图像的图像生成器以及一个用于显示该生成的图像的显示器。

技术领域

本公开涉及血管内成像以及血管内图像数据的处理的领域。

背景

血管内成像通常用于识别血管的在诊断上重要的特性。例如，血管内成像系统可以被保健专业人员用来帮助识别并定位血管中的堵塞或损害。常见的血管内成像系统包括血管内超声波(IVUS)系统以及光学相干断层扫描(OCT)系统。

IVUS系统包括基于所接收的电信号发射超声波能量并且基于由不同的血管内结构反射的超声波能量发送返回电信号的一个或多个超声波换能器。在一些实例中，具有一个高分辨率显示器的一个控制台能够实时地显示IVUS图像。以这种方式，IVUS可以用于提供包括冠状动脉内腔的血管结构和内腔、冠状动脉壁形态、以及冠状动脉壁的表面处或附近的装置诸如支架的体内可视化。IVUS成像可以用于使包括冠状动脉疾病的病变血管可视化。在一些实例中，这个或这些超声波换能器可以在一个相对高的频率下(例如，10MHz-60MHz，在一些优选实施例中，40MHz-60MHz)操作并且可以靠近一根IVUS导管组件的一个远端被携带。一些IVUS系统涉及该血管的360度可视化(例如，机械地旋转该IVUS导管组件，使IVUS信号从相控阵列换能器转向等)。

由该换能器接收的电信号可以是图像信息的形式并且可以用来构建图像。在一些系统中，模拟图像信息可以被数字化成矢量形式。接着可以由一系列矢量构建一个图像。例如，各自包括N个数据点的M个矢量可以用来构建一个M×N二维图像。在一些系统中，一个患者的血管结构的图像可以被生成并且被实时显示以便提供此类结构的体内可视化。

该换能器通常产生模拟信号并且在一个特定的频率下操作。通常，所接收的该图像信息的分辨率随着该换能器的操作频率以及从该换能器的数据采集的频率的增加而增加。也就是说，高频图像趋于具有比低频图像更好的分辨率。然而，当与低频图像相比较时，因为与高频传输相关联的损耗，在一个高频下获取的数据通常包括更大的信号损耗，并且因此包括一个更低的信噪比(“SNR”)。如果该图像强度经由增加的增益放大，这可以导致暗、很难看清的图像或者严重干扰的图像。因此，大多数血管内成像在一个相对较低的频率下执行，为了一个改善的SNR而牺牲图像分辨率。

在一些系统中，图像信息被处理来改善该SNR。处理可以包括组合数据(诸如求平均值)，包络检测，和/或选择各种数据点以便消除(诸如异常值消除)。然而，每个处理步骤都需要时间。例如，在一些系统中，包络检测可以要求每个矢量逐一通过该包络检测器，从而使该成像过程减速。如果该处理滞后过长，则可以变得不可能的是生成用于被成像的该血管结构的体内可视化的一个实时显示。

概述

本发明的实施例提供一种具有高频图像信息采集和整个范围的噪声的有效噪声滤波的血管内成像系统。处理步骤被执行来实现高分辨率，低噪声图像。足够低程度的噪声允许该图像信息被放大以便显示高分辨率细节，而无需也放大该噪声到使该图像模糊的程度。

在一些实施例中，此类处理步骤可以包括高频数据的相干滤波，将该高频数据转换成低频数据的包络检测，以及低频数据的空间滤波。诸如包络检测的一些过程可以并行地执行以便加速处理。在一些实施例中，处理步骤被足够快速地执行以便实时生成并显示来自高频图像信息的一个高分辨率图像。