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莱加内斯对维戈塞尔塔: 用于診斷冠狀微脈管疾病的系統和方法.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201480014244.3

申請日:

20140311

公開號:

CN105228518A

公開日:

20160106

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61B5/04 主分類號: A61B5/04
申請人: 火山公司
發明人: D·柯林斯,M·L·加迪斯,N·J·肯普,B·斯圖姆
地址: 美國加利福尼亞
優先權: 61/776,863
專利代理機構: 永新專利商標代理有限公司 代理人: 李光穎;王英
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480014244.3

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明提供了一種用于評估對象的脈管系統的系統和方法。在特定的方面中,本發明的系統和方法涉及:經由與不透輻射標簽共同配準的數據收集器來接收對象的功能流數據、接收包括所述不透輻射標簽的所述脈管系統的成像數據、生成與所述功能流數據相對應的脈管系統圖、并且在監視器上顯示所述脈管系統圖圖像。

權利要求書

1.一種用于評估對象的脈管系統的系統,包括:處理器;以及計算機可讀存儲介質,其具有指令,所述指令在運行時令所述處理器:經由與不透輻射標簽共同定位的數據收集器來接收所述對象的功能流數據;接收包括所述不透輻射標簽的所述脈管系統的成像數據;并且生成與所述功能流數據相對應的脈管系統圖圖像。2.如權利要求1所述的系統,其中,所述計算機可讀存儲介質具有指令,所述指令在運行時令所述處理器在所述生成的步驟之前:對所述功能流數據與所述脈管系統的所述成像數據進行共同配準。3.如權利要求1所述的系統,其中,所述計算機可讀存儲介質具有指令,所述指令在運行時令所述處理器:在監視器上顯示所述脈管系統圖圖像;并且示出所述數據收集器在所述脈管系統圖圖像上的位置。4.如權利要求1所述的系統,其中,所述計算機可讀存儲器具有指令,所述指令在運行時令所述處理器:針對一個或多個參數來分析所述功能流數據;當所述一個或多個參數在閾值水平處或超過閾值水平時,在所述脈管系統圖圖像上提供警告。5.如權利要求3所述的系統,其中,所述計算機可讀存儲介質具有指令,所述指令在運行時令所述處理器:提供包括在所述數據收集器的所述位置處的所述功能流數據的功能流圖像。6.如權利要求5所述的系統,其中,所述計算機可讀存儲介質具有指令,所述指令在運行時令所述處理器:經由所述監視器顯示包括所述脈管系統圖圖像和所述功能流圖像的合成圖像。7.如權利要求4所述的系統,其中,所述警告是視覺警告。8.如權利要求7所述的系統,其中,所述視覺警告是從包括以下的組中選擇的:顏色編碼的指示符、閃爍指示符、所述一個或多個參數的彩圖、調出標志物、或它們的組合。9.如權利要求3所述的系統,其中,所述數據收集器的所述位置是所述數據收集器的實時位置。10.如權利要求1所述的系統,其中,所述功能流數據包括從包括以下的組中選擇的數據:壓力數據、流量數據、或它們的組合。11.一種用于評估對象的脈管系統的方法,所述方法包括:經由與不透輻射標簽共同定位的數據收集器來接收所述對象的功能流數據;接收包括所述不透輻射標簽的所述脈管系統的成像數據;并且生成與所述功能流數據相對應的脈管系統圖圖像。12.如權利要求11所述的方法,其中,所述脈管系統圖圖像示出所述數據收集器的位置。13.如權利要求11所述的方法,所述方法還包括以下步驟:針對一個或多個參數來分析所述功能流數據;當所述一個或多個參數在閾值水平處或超過閾值水平時,在脈管系統圖上提供警告。14.如權利要求12所述的方法,所述方法還包括以下步驟:提供包括在所述數據收集器的所述位置處的所述功能流數據的功能流圖像。15.如權利要求14所述的方法,所述方法還包括以下步驟:經由監視器顯示包括所述脈管系統圖圖像和所述功能流圖像的合成圖像。16.如權利要求13所述的方法,其中,所述警告是視覺警告。17.如權利要求16所述的方法,其中,所述視覺警告是從包括以下的組中選擇的:顏色編碼的指示符、閃爍指示符、所述一個或多個參數的彩圖、調出標志物、或它們的組合。18.如權利要求12所述的方法,其中,所述數據收集器的所述位置是所述數據收集器的實際實時位置或所述數據收集器的之前的位置。19.如權利要求11所述的方法,其中,所述功能流數據包括從包括以下的組中選擇的數據:壓力數據、流量數據、或它們的組合。20.如權利要求11所述的方法,其中,所述方法包括在所述生成的步驟之前的對所述功能流數據與所述成像數據進行共同配準的步驟。

說明書

相關申請的交叉引用

本申請要求享有2013年3月12日遞交的美國臨時專利申請序列號61/776863的優先權,在此通過引用將其內容整體并入本文。

技術領域

本申請總體上涉及用于評估對象的脈管系統的系統和方法。

背景技術

冠狀微脈管疾病,又稱小血管疾病,是心臟中的小動脈變窄的病況。典型地,小動脈的壁受損或患病。冠狀微血管疾病以與傳統冠狀動脈疾病不同的方式影響血管。冠狀動脈疾病是由于血小板累積以及因累積的血小板形成的血液凝塊對通過冠狀動脈的血流的阻塞。然而,血小板的累積以及作為結果的障礙并不總是存在于冠狀微脈管系統疾病中。相反,冠狀微脈管系統疾病是由小血管的不良收縮/松弛引起的。這種不良收縮/松弛被認為是由動脈細胞及周圍肌肉組織的變化引起的。冠狀微脈管疾病在女性中尤其成問題,她們相對于男性更容易患此疾病。

診斷冠狀微脈管疾病一直是困難的。常規的方法(例如血管造影術、應激測試、以及心臟MRI應激測試等)被設計為檢測動脈中的障礙。這些測試不能夠一致地診斷冠狀微脈管疾病,這是因為小的患病血管常常不受血小板限制,并且因此在血管造影圖和MRI掃描上不可見。因此,正經歷不可解釋的疲勞、胸痛,或與心臟病相關聯的全身不適的女性及其他易感人群(例如糖尿病患者)可能針對心臟病而被測試為陰性。

發明內容

本發明通過將一個或多個功能流測量結果映射到脈管系統的圖像來克服用于檢測冠狀微脈管疾病的常規方法限制。功能流測量允許通過監測血流速度和壓力來確定血管的異常收縮或松弛,甚至是在沒有狹窄的情況下。當功能流測量結果被映射或共同配準到脈管系統圖像時,可以確定在其他方式中不在通過外部成像模態獲得的脈管系統圖像中被指示的受損血管的位置和嚴重性。

本發明的方法是通過利用與不透輻射標簽共同定位的數據收集器接收對象的功能流數據并接收包括所述不透輻射標簽的脈管系統的成像數據來實現的。使用接收到的功能流數據和成像數據生成并在監視器上顯示與所述功能流數據相對應的脈管系統圖圖像。在特定的實施例中,與所述功能流數據相對應的所述脈管系統圖圖像是通過將所述功能流數據與所述成像數據共同配準來生成的。通過將不透輻射標簽與所述數據收集器共同定位,更容易識別所述數據收集器的確切位置,并使給出的功能流測量結果與所述脈管系統內的具體位置相關。這使得能夠同時顯示功能流測量結果并指出那些功能流測量結果在對應的脈管系統圖圖像上的位置。

本發明的方法還提供了顯示包括所述脈管系統圖圖像和功能流圖像的合成圖像。所述功能流圖像可以包括特定于如所述脈管系統圖圖像上示出的所述脈管系統中的特定位置的所述功能流測量結果。所述脈管系統圖圖像可以示出所述數據收集器的位置,所述位置直接與所顯示的功能流圖像相對應。在一些實施例中,所述數據收集器的所述位置是所述數據收集器的實時位置,例如所述數據收集器在被插入所述脈管系統中時的當前位置。

根據特定的方面,本發明的方法還包括針對一個或多個參數對所述功能流數據進行分析,并且當所述一個或多個參數在閾值水平處或超過閾值水平時在所述脈管系統圖圖像上提供警告。在特定的實施例中,所述警告是視覺警告。所述視覺警告可以包括顏色編碼的指示符、閃爍指示符、所述一個或多個參數的彩圖、調出標志物、或它們的組合。

所述數據收集器可以被定位在導絲、導管或被配置為進入所述脈管系統的其他腔內設備上。典型地,用于獲得功能流數據的所述數據收集器是壓力傳感器、流量傳感器、或它們的組合。優選地,所述腔內設備是在所述設備的遠端部分上具有壓力傳感器和流量傳感器兩者的導絲。壓力傳感器能夠獲得壓力測量結果,并且流量傳感器能夠獲得血管內的速度測量結果。對壓力和流量兩者進行測量和比較的能力顯著改善了對缺血性測試的診斷準確性。

可以使用任意外部成像模態來獲得所述成像數據,包括例如計算機斷層攝影、血管造影術以及磁共振成像。當所述外部成像模態要求流量造影時,所述流量造影可能不以用于正確成像的足夠的量來進入所述脈管系統的所有血管(例如與冠狀微脈管系統疾病相關聯的小血管),這可以防止對沒有造影的血管的映射。因此,所使用的外部成像模態優選地不要求用于成像的流量造影,以增加與冠狀微脈管系統疾病相關聯的小血管被成像并被映射的可能性。

附圖說明

圖1是用于實施對功能流數據與外部成像數據的共同配準的系統的示意性圖示。

圖2示出了對根據特定實施例的通過外部成像模態獲得的背景脈管系統圖像圖的描繪。

圖3描繪了示出與功能流數據相對應的脈管系統圖圖像與功能流圖像的合成圖像。

圖4描繪了對功能流圖像和脈管系統圖圖像的同時顯示,經由方框突出顯示了在其中獲得功能流圖像數據的位置。

圖5描繪了對功能流圖像和脈管系統圖圖像的備選的同時顯示,突出顯示了在其中獲得功能流圖像數據的位置。

圖6指示了根據特定實施例的警告。如果來自在該位置處的功能流數據的一個或多個參數在針對該一個或多個參數的閾值水平處或超過該閾值水平,則為指示數據收集器位置的箭頭和將功能流圖像以視覺方式聯系到該位置的線給出不同顏色。

圖7示出了針對參數的脈管系統圖像圖的彩圖。

圖8是同時示出與來自圖7的點X相對應的功能流圖像的圖像。

圖9A-圖9B示出了對脈管系統圖像圖上的調出標志物的使用,以表示脈管系統的與功能流數據相對應的感興趣區域。

圖10示范了適合于與本發明一起使用的導絲。

圖11是本發明的用于對功能流數據相對于對象的脈管系統的圖像的位置進行定位的系統的方框圖。

圖12是用于對功能流數據相對于對象的脈管系統的圖像的位置進行定位的網絡化系統的方框圖。

具體實施方式

本發明的方法和系統包括功能流數據和圖像數據采集裝備,以及數據/圖像處理器,所述數據/圖像處理器在單個顯示器上生成視圖,所述單個顯示器同時與數據收集器(例如壓力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器或它們的組合)相關聯的位置信息和功能流數據。數據收集器被安裝在柔性細長構件(例如導管、導絲等)上,并且與能夠利用外部成像模態跟蹤的不透輻射標簽共同定位。

首先轉到圖1,示意性地描繪了用于以對從外部成像模態獲得的成像數據與從數據收集器獲得的功能流數據進行共同配準的形式執行本發明的示范性系統。外部成像模態數據和功能流數據采集子系統一般是本領域周知的。關于外部成像模態數據,患者10被定為在臺面12上以用于成像。臺面12被布置為提供足夠的空間用于將外部成像模態14定位在相對于臺面12上的患者10的操作位置中。通過外部成像模態14采集的成像數據經由傳輸線纜16傳到外部成像模態處理器18。成像模態處理器18將經由線纜16接收到的所接收的成像數據轉化成脈管系統圖像數據。脈管系統圖像數據最初被存儲在處理器18內。

關于系統的與采集功能流數據相關聯的部分,功能流設備20(優選地是壓力導絲、流量導絲,或組合的壓力/流量導絲)被插入患者10內,從而使其包括數據收集器22(例如壓力傳感器、流量傳感器、或兩者)的遠端部分在脈管系統的期望區域的附近。盡管未在圖1中特別地認定,但靠近數據收集器22被定位的不透輻射標簽提供了對數據收集器22在外部圖像中的當前位置的標識。通過范例,數據收集器22可以是對壓力梯度做出響應并將壓力轉化成對應的電信號的晶體半導體材料。將對應的電信號沿功能流設備20的長度傳輸到近端連接器24。數據收集器可以作用為關于功能流設備的各種配置。無論配置如何,不透輻射標簽都應與數據收集器共同定位,即被靠近數據收集器在數據收集器處放置。在一些實例中,數據收集器本身可以包括不透輻射的材料。

功能流設備20的近端連接器24被可通信地耦合到功能流數據處理器26。功能流數據處理器26將經由近端連接器24接收到的信號轉化成例如壓力測量結果、流量測量結果、血流儲備分數測量結果、冠狀動脈血流儲備測量結果等。額外地,功能流處理器26通過將功能流數據轉化成可顯示的格式來生成功能流圖像。由功能流處理器26繪制的功能流數據最初被存儲在處理器26內。

根據本發明的備選實施例,由數據收集器22采集并由功能流處理器26處理的診斷功能流數據的類型是變化的。根據具體實施例,診斷探頭22被裝備有用于提供又被稱為功能流數據的血液動力學信息(例如血流速度和壓力)的一個或多個傳感器(例如多普勒流量和/或壓力)。因此指出,術語“功能流圖像”旨在被寬泛地解釋為包括表示脈管信息的各種方式,所述脈管信息包括血壓、血流速度/體積、血管橫截面構造、在血液上的剪切應力、在血液/血管壁界面處的剪切應力等。在采集針對血管的特定部分的血液動力學數據的情況下,有效的診斷依賴于在同時觀察指示心血管疾病的功能流量度的同時將數據收集器22在脈管系統內的當前位置可視化的能力。對血液動力學圖像與外部脈管系統圖像的共同配準有助于對患病血管的精確處置。此外,預期功能流設備包括一個或多個成像收集器,以與功能流數據一起提供例如脈管系統的橫截面圖像。由成像收集器獲得的數據也可以由功能流處理器26來處理,并與外部成像數據進行共同配準。

共同配準處理器30經由線32接收來自功能流處理器26的功能流數據,并且經由線34接收來自外部成像模態處理器18的脈管系統圖像數據。備選地,傳感器與處理器之間的通信是經由無線介質來執行的。共同配準處理器30繪制了與功能流數據相對應的脈管系統圖圖像。例如,脈管系統圖圖像被提供為示出數據收集器在脈管系統內的位置,例如,如由不透輻射標簽指示的位置。根據本發明的實施例,標識(例如不透輻射標志物偽影)被提供在與同時顯示的功能流圖像相對應的位置的脈管系統圖圖像上。在優選的實施例中,軟件標注提供其他視覺標識(例如調出標志物、方框、箭頭或其他計算圖標),以示出不透輻射標志物偽影。在一個實施例中,顯示合成圖像,示出具有標識的脈管系統圖圖像以及特定于脈管系統圖圖像中的所述標示的位置的功能流數據圖像。脈管系統圖圖像和功能流圖像可以被同時顯示在監視器上,或者通過經由用戶界面將脈管系統圖圖像或功能流圖像最小化或最大化來將每個獨立地顯示在監視器上。

共同配準處理器30首先將經由線34從外部成像模態處理器18接收到的外部成像數據緩存在圖像數據存儲器40的第一部分36中。這提供了初始背景脈管系統圖圖像,其能夠利用時間戳脈管系統圖圖像幀來更新。其后,在導管插入流程的過程期間,分別經由線32和34接收到的功能流數據和脈管系統圖圖像數據被分別存儲在圖像數據存儲器40的第二部分38和第三部分42內。被存儲的圖像數據的獨立繪制的幀被適當地標注(例如時間戳、序列號等),以使功能流數據幀與對應的脈管系統圖(包括不透輻射標志物標識)圖像數據幀相關。與特定的脈管系統圖像圖幀相對應的所存儲的功能流數據幀能夠被用于跟蹤脈管系統內的各個位置上的功能流數據。在特定的實施例中,在脈管系統圖圖像上提供警告,該警告指示由數據收集器在脈管系統中的各個位置處獲得的功能流數據的水平。

此外,額外的標志物能夠被放置在患者的表面上或外部成像模態設備的視場內的患者的附近。這些標志物的位置接著被用于將血管造影圖像上的不透輻射標簽定位在準確位置中。

共同配準處理器30根據先前存儲在圖像數據存儲器40的第一部分36、第二部分38和第三部分42內的數據來繪制共同配準圖像。通過范例,從第二部分38中選擇功能流數據幀。共同配準處理器30識別第三部分42內與來自第二部分38的選定的功能流數據幀相對應的脈管系統圖圖像幀。其后,共同配準處理器30將來自第三部分42的脈管系統圖圖像幀重疊在從第一部分36檢索出的初始脈管系統圖圖像上。此外,可以處理功能流數據以根據功能流數據來確定臨床相關測量結果,例如血流儲備分數測量結果、冠狀動脈血流儲備測量結果、組合的P-V曲線,并且在功能流圖像中例如與壓力和流量讀數一起顯示那些測量結果。其后,可以將經共同配準的脈管系統圖圖像和功能流圖像互相并排地同時顯示在圖形顯示設備50上。驅動顯示設備50的功能流數據幀和經共同配準的圖像也被存儲在長期存儲設備60上,以供在與對存儲在圖像數據存儲器40中的脈管系統圖像數據和功能流數據進行采集的流程分開的階段中的稍后復審。

盡管未在圖1中示出,拉回設備可以可操作地與功能流設備相關聯,所述來回設備以受控的/被測的方式移動來自患者的功能流20。這樣的設備在本領域中是周知的。對這樣的設備的并入有助于在外部成像模態不主動提供成像數據時的時間點處計算數據收集器22在視場內的當前位置。例如,如果血管造影術/熒光檢查被用作外部成像模態,則拉回機構能夠被用于在熒光檢查不起作用時跟蹤數據收集器在初始背景脈管系統圖圖像上的位置。

圖2-圖4圖示了用于將脈管系統的功能流數據映射到通過外部成像模態獲得的脈管系統成像數據的示范性技術。

轉到圖2,外部成像模態處理器18以期望的投影(患者/血管取向)和放大捕捉初始背景脈管系統圖圖像200。通過范例,首先在跟蹤功能流設備到患者的脈管系統內的感興趣區域之前通過外部成像模態來捕捉初始圖像200。盡管如此,也可以在所述流程期間捕捉背景脈管系統圖圖像。初始圖像200提供示出脈管系統的血管210。

轉到圖3,示范性共同配準顯示器401(包括相關的脈管系統圖圖像和功能流數據圖像)描繪了包含功能流測量結果的功能流圖像和與數據收集器的位置有關的數據。脈管系統圖圖像410被與功能流圖像400同時并排地顯示在顯示器50上。脈管系統圖圖像410包括不透輻射標簽420,所述脈管系統圖圖像410是根據由脈管系統圖像幀繪制的外部成像數據而生成的,被重疊在根據存儲器40的第一部分36繪制的背景圖像上。脈管系統圖像幀與數據收集器22在被觀察的血管內的當前位置相對應。對被表示在背景脈管系統圖像與在流程期間收集到的脈管系統圖圖像幀兩者中的視場的精確匹配(即對兩幅圖像的精確投影和放大)允許對數據收集器的與圖3中顯示的共同配準圖像的右邊的顯示出功能流圖像400相對應的當前位置的識別。

在一些實施例中,圖像標注軟件能夠被用于自動識別不透輻射標簽的位置,所述不透輻射標簽可以呈現為具有比圖像的剩余部分更深的顏色的小斑點。圖像標注軟件能夠自動地在脈管系統圖圖像上定位與數據收集器的位置相對應的方框,例如如圖4所示。使用這樣的系統的醫生將能夠定位特定的感興趣結構,并較輕松地返回到那些結構。因此,流程將花費較少時間,并且患者和醫生將被暴露于較少的輻射。在針對脈管系統的區域獲得了功能流數據之后,醫生僅需要在脈管系統圖圖像上點擊該區域內的位置來取出與該位置相對應的功能流圖像。

除了以上所描述的實施例,如圖5所示,本發明的設備、方法和系統還能夠被用于對脈管內成像與脈管結構的交疊圖像進行編制目錄和顯示。使用圖像標注軟件或其他算法,還可能顯示將脈管內圖像進行共同顯示的脈管系統圖圖像。圖5示出了在肺動脈的脈管系統圖圖像上與數據收集的位置共同定位的模擬功能流圖像。

該系統在生成/采集脈管系統的外部圖像數據(例如放射學的)和功能流數據時還考慮心臟運動。通過范例,通過僅在EKG的峰值R-波期間采集針對脈管系統圖的圖像數據,心臟運動是小得多的因素,并且在血管造影圖與熒光檢查視場之間存在良好的疊加相關性。選擇峰值R-波是因為其表示舒張末期,心臟在所述舒張末期期間具有最小的運動量,并且因此具有獲得外部圖像數據的更一致的條件。峰值R-波也是EKG中系統易于檢測的點。

繼續參考圖3,在示范性實施例中,當功能流設備20開始收集數據時,功能流數據被串列地顯示,其中增強的脈管系統圖410包括背景脈管系統圖圖像和重疊的脈管系統圖幀兩者。增強的脈管系統圖圖像410和功能流數據400被彼此靠近地(例如并排)顯示在顯示器50上,使得操作者能夠集中在橫截面圖像400中的信息上,同時幾乎同時地觀察增強的放射學圖像410的狀態。

對具有脈管系統圖的合成圖像和功能流數據兩者的同時顯示允許即時知道血管段的疾病狀態和血管段在患者內的位置兩者。這樣的綜合信息在用于評估心血管疾病的常規方法中不能容易地辨別。此外,功能流測量結果允許識別單獨在脈管系統圖像中不容易看到的缺陷和病況,例如微脈管系統疾病的癥狀。飛行瀏覽和堆疊的圖像都不能單獨地允許以下的同時鑒別:1)橫截面中的信息的全部、2)對血管的形狀的感知、以及3)橫截面沿血管的長度的位置。

以上所描述的對包括不透輻射標簽的脈管系統圖圖像與功能流圖像/信息的“共同配準”在一個展示中將全部這三項直接傳遞給具有即使是平均視覺和空間能力的操作者。通過范例,在流程發生的房間里或者在遠程位置中,共同配準顯示被呈現在功能流設備的控制臺顯示器上,或者共配準顯示被呈現在一個或多個外部成像模態監視器上。例如,在流程房間中的臺面上的一個監視器允許主治醫生查看流程,同時針對該情況并不精通的第二咨詢醫生也能夠從單獨的控制室經由包含共同配準顯示的第二監視器查看該情況??刂剖也榭匆部贍芪扌璐┐骱Ω哺俏?。

關于增強的脈管系統圖圖像410(包括不透輻射標簽)的背景脈管系統圖圖像部分的持續性,通過范例,針對給定的流程/患者位置來獲得/生成單個初始圖像,并將其存儲在存儲器40的第一部分36中。如果視場改變或患者的位置改變,則生成經更新的背景脈管系統圖像并將其存儲在第一部分36中。備選地,背景脈管系統圖圖像是實況的或連續更新的。路線圖脈管系統圖圖像到增強的脈管系統圖像410上的投影優選地為這樣的取向和放大,即所述取向和放大考慮到在曲折/蜿蜒的血管中存在的透視縮短而最佳地顯示出要查看的整個血管。備選地,能夠使用/顯示兩幅背景脈管系統圖像(或者甚至兩幅增強的放射學圖像410)來代替一幅圖像410。

根據特定的方面,本發明的系統和方法提供了針對一個或多個參數來分析功能流數據,并且當所述一個或多個參數超過閾值水平時在脈管系統圖圖像上提供警告。閾值水平可以被建立為闡明指示狹窄、血管收縮或其他血管損傷的可接受數據范圍。例如,可以針對參數建立閾值水平,以將該參數分類為正常的或異常的。此外,可以針對正常與異常之間的中間范圍建立閾值水平。在一個實施例中,功能流數據的參數包括針對冠狀動脈血流儲備、血流儲備分數、壓力-體積(P-V)曲線/循環、或它們的組合的水平。

冠狀動脈血流儲備被定義為充血的最大冠狀動脈血流與正常流量的比率。冠狀動脈血流儲備表示心肌響應于最大鍛煉增加血流的能力。為2或超過2的比率被認為是正常的。異常CFR(低于2的比率)指示狹窄、微動脈的異常收縮、或全部兩者。冠狀動脈血流儲備測量流的速度。血流儲備分數測量在血管的部分上的壓力差,以確定血管的收縮或狹窄的水平是否將妨礙到心臟肌肉的氧遞送。特別地,血流儲備分數是在被檢查的血管的部分的遠端的壓力水平與在被檢查的血管的部分的近端的壓力水平的比率。通常使用0.75至0.80的截斷點,其中高的值指示不顯著的狹窄或收縮,并且較低的值指示顯著的狹窄和病灶。

P-V循環提供了用于理解心臟機制的框架。能夠通過對左心室內的壓力和體積的實時測量來生成這樣的循環。能夠根據這些循環來確定幾個生理相關的血液動力學參數,例如心搏量、心臟輸出、射血分數、心肌收縮力等。為了生成針對左心室的P-V循環,在單次心臟周期期間的多個時間點處繪制LV壓力對LV體積的曲線圖。狹窄或收縮的存在使P-V循環的曲線/形狀從正常的P-V循環發生改變。

已經示出,遠端壓力和速度測量結果,尤其是關于壓降-速度關系(例如血流儲備分數(FFR)、冠狀動脈血流儲備(CFR)以及組合的P-V曲線)揭示了關于狹窄嚴重性的信息。例如,在使用中,功能流設備可以前進到狹窄的遠端側的位置。接著可以在第一流動狀態中測量壓力和流速。然后,可以例如通過使用藥物(例如腺苷)來使流率顯著增大,并在這種第二充血流動狀態中測量壓力和流量。然后對這兩個流動狀態中的壓力和流量關系進行比較,以評估狹窄的嚴重性并提供針對任何冠狀動脈介入的經改進的引導。利用組合的壓力/流量導絲在相同位置和相同時間取得壓力和流量測量結果的能力提高了這些壓力-速度循環的準確性,并因此提高了診斷信息的準確性。

冠狀動脈血流儲備、血流儲備分數以及P-V循環可能要求在動脈中的不同位置處取得測量結果。為了提供針對這些參數的測量結果,本發明的系統和方法可以相對于數據收集器在脈管系統內的第二位置處的壓力和流量來評估在數據收集器的第一位置處的壓力和流量。例如,第一位置是被檢查的血管的段的遠端,并且第二位置是血管的該段的近端。接著相對于一個或多個閾值水平來評估在兩個位置上獲得的測量結果,并且當一個或多個參數在閾值水平處或超過閾值水平時在脈管系統圖像圖上提供警告。例如可以針對數據收集器在脈管系統圖圖像上與一個或多個參數相對應的單個位置來指示警告,或者可以針對數據收集器的與多個參數相對應的若干位置來指示警告,或者可以在脈管系統圖像圖上數據收集器的與單個參數相對應的一個或多個位置點上指示警告。

在一些實施例中,警告是顏色編碼的指示符、閃爍指示符、一個或多個參數的彩圖、調出標志物、或它們的組合。如果與脈管系統圖像圖上的一個或多個位置相對應的功能流數據超過閾值水平或在閾值水平處,則在該一個或多個位置處提供警告。本文中預期被用于指示脈管系統圖圖像上的感興趣區域的警告的任意組合。在一個范例中,警告是顏色編碼的調出標志物。在另一范例中,警告是具有調出標志物的彩圖。圖6-圖9B指示了根據特定實施例的對警告的使用。

如圖6所示,如果來自數據收集器的位置處的功能流數據的一個或多個參數在針對該一個或多個參數的閾值水平處或超過所述閾值水平,則對指示該位置的箭頭和將功能流圖像以視覺方式聯系到該位置的線給出不同的顏色。例如,如果功能流數據指示例如在脈管系統中的該具體位置處不存在異常血管收縮或狹窄,則圖6中的箭頭和聯系線可以是綠色。備選地,紅色可以被用于指示在脈管系統中的該具體位置處的異常血管收縮或狹窄。在另一實施例中,作為對被用于指示收縮或狹窄的水平的顏色的替代或與其組合,箭頭和/或聯系線可以閃爍,以指示收縮或狹窄的水平。在其他范例中,功能流圖像本身可以閃爍,以指示測量結果在閾值水平處或超過閾值水平。

圖7示出了針對參數的脈管系統圖像圖的彩圖。如圖7所示,脈管系統的區域被標記為A、B和C。這些區域基于對與這些區域相對應的功能流數據的測量結果來指示脈管系統的不同顏色。對于彩圖,區域A可以是綠色的以指示該區域具有正常的功能流數據測量結果;區域B可以是黃色的以指示該區域具有中間的功能流數據測量結果(健康與異常之間的邊界線),并且區域C可以是紅色的以指示該區域具有異常的流數據測量結果。結果,使用本發明的系統的醫生僅需要看脈管系統圖圖像來快速地指出脈管系統中的感興趣區域。此外,醫生僅需要在脈管系統圖的彩圖區域內的位置上進行點擊來取出與該位置相對應的功能流圖像數據。例如,如果醫生在點X上進行點擊,則圖8將出現為同時示出與點X相對應的功能流圖像。

圖9A-圖9B示出了調出標志物在脈管系統圖像圖上的使用,以表示脈管系統的與功能流數據相對應的感興趣區域。如所討論的,感興趣區域可以是這樣的位置,即在所述位置處的功能流數據的參數在閾值水平處或超過閾值水平。在點擊了調出標志物中的一個之后,與脈管系統的該位置相關聯的功能流圖像將出現,例如圖9B。在特定的實施例中,可以在階段期間在多個調出標志物上進行點擊,以對與調出標志物相對應的功能流圖像進行比較。

適合于在本發明的方法和系統中使用的功能流設備可以是導絲或導管。優選地,功能流設備是大小被調整為適合在微脈管血管的內部內的導絲。示范性的導絲包括Volcano公司的FloWire多普勒導絲和ComboWireXT導絲。

圖10描繪了適合于在本發明的方法和系統中使用的導絲5。導絲5包括具有近端部分102和遠端部分104的柔性細長構件100。導絲5可以具有0.018"和更小的平均直徑。柔性細長構件100典型地包括細長軸116和線圈段112。柔性細長軸116能夠由任何適合的材料形成,例如不銹鋼、鎳鈦合金(鎳鈦諾)、聚酰亞胺、聚醚醚酮、或者其他金屬或聚合物材料,并且具有適合的壁厚度,例如0.001"至0.002"。該柔性細長軸通常被稱作海波管(hypotube)。在一個實施例中,海波管可以具有130至170cm的長度。導絲還包括被設置在細長構件100的腔內的芯構件150。芯構件150從柔性細長構件100的近端部分延伸到遠端部分,以提供期望的扭轉屬性,從而幫助在血管中對導絲的操縱并且為導絲提供強度并防止扭結。芯構件能夠由適合的材料形成,例如不銹鋼、鎳鈦合金(鎳鈦諾)、聚酰亞胺、聚醚醚酮、或者其他金屬或聚合物材料。

芯構件150的近端部可以被連接到手柄。芯構件150的近端部能夠被可移除地耦合到連接器外殼106。除了接收芯構件150的近部,連接器外殼106還可以可移除地連接到并接收一條或多條電連接線(未示出),所述一條或多條電連接線沿細長體100的長度延伸并連接到遠端部分102上的一個或多個傳感器。這種可移除的連接允許在將導管放置在導絲上時將導絲從連接器外殼106斷開,并在其后重新連接導絲以檢驗到傳感器的電通信。連接器外殼106可以包括與電導體線配合的一個或多個電連接。連接器外殼106可以經由線纜108而被連接到輸出連接器72。輸出連接器72可以是圖1中示出的近端連接器24,或者被耦合到圖1中示出的近端連接器24。近端連接器24將信號從一個或多個傳感器傳輸到圖1的功能流數據處理器26。

傳感器外殼120可以被定位在細長構件100上。傳感器外殼120包括限定腔的殼體。一個或多個洞可以被成形在傳感器外殼的壁中,以形成對于被設置或安裝在其中的傳感器的窗口。傳感器外殼優選地被定位在線圈段112與遠端尖端110之間。傳感器外殼120包含被配置為接收功能流數據并將功能流數據傳輸到功能流處理器26的一個或多個數據收集器。

適合于在本發明的方法和設備中使用的數據收集器包括例如壓力傳感器、流量傳感器、或它們的組合。數據收集器與不透輻射標簽共同定位,使得能夠確定功能流數據的位置。

壓力傳感器允許獲得身體腔內的壓力測量結果。壓力傳感器的具體益處在于,壓力傳感器允許測量血管中的FFR。FFR是對在狹窄之前的位置和狹窄之后位置處的血管內的壓力的比較。FFR的水平確定了狹窄的顯著性,這允許醫生更準確地識別臨床相關的狹窄。例如,超過0.80的FFR測量結果指示正常的冠狀動脈血液流量和非顯著的狹窄。另一益處在于,醫生能夠測量在腔內介入流程之前和之后的壓力,以確定流程的影響。

壓力傳感器能夠被安裝在柔性細長構件的遠端部分上。在特定的實施例中,壓力傳感器被定位在細長構件的可壓縮且可彎曲的線圈段的遠端。這允許壓力傳感器在被彎曲時與線圈段一起移動并遠離縱軸。壓力傳感器能夠由在其中具有凹陷并形成與邊緣接壤的隔膜的晶體半導體材料形成。加強構件被結合到晶體并加強晶體的邊緣,并且在其中具有在隔膜下方并且被暴露于隔膜的洞。具有相對端的電阻器由晶體承載并且具有其對隔膜的部分進行覆蓋的部分。電導體線能夠被連接到電阻器的相對端,并且在柔性細長構件內延伸到柔性細長構件的近端部分。美國專利No.6106476中描述了可以與本發明的設備一起使用的適合的壓力傳感器的額外細節。美國專利No.6106476還描述了用于將壓力傳感器104安裝在傳感器外殼內的適合的方法。

流量傳感器能夠被用于測量血管內的血流速度,所述血流速度能夠被用于評估冠狀動脈血流儲備(CFR)。例如,流量傳感器能夠是被設置在導絲的遠端尖端處或非常接近導絲的遠端尖端的超聲換能器、多普勒流量傳感器、或任何其他適合的流量傳感器。超聲換能器可以是任意適合的換能器,并且可以使用任意常規方法(包括在美國專利No.5125137、6551250和5873835中描述的方式)被安裝在遠端。

在本發明的方法和設備中使用的外部成像模態設備包括例如X-射線血管造影成像、計算機斷層攝影成像、以及磁共振成像設備。優選地,成像模態是不需要使用造影的計算機斷層攝影,造影可能不以針對正確成像的足夠的量進入微脈管系統的小血管或狹窄血管。

本發明的系統可以被實現為多種格式。圖11中示出了本發明的系統300的實施例。系統300的核心是計算機360或包括處理器365和存儲器367的其他計算布置(見圖12)。存儲器具有指令,所述指令在被運行時令處理器接收利用與不透輻射標簽共同定位的圖像收集器收集到的對象的脈管系統的成像數據。脈管系統的功能流數據典型地源于與功能流設備325電子通信和/或機械通信的數據收集器320。存儲器額外地具有在被運行時令處理器接收包括不透輻射標簽的對象的圖像的指令。對象的圖像典型地是X射線圖像,例如在血管造影、CT掃描、MRI掃描期間產生的圖像。對象的圖像典型地源于與放射學源343和放射學圖像收集器347(例如平板探測器)電子通信和/或機械通信的外部成像設備340。已經收集到圖像之后,處理器接著處理器圖像,并輸出示出數據收集器320的位置的對象的圖像以及對象的脈管系統的圖像。圖像典型地被輸出到要由醫生或技師查看的顯示器380。在一些實施例中,例如圖3-圖5所示,顯示的圖像同時包括功能流圖像和脈管系統的圖像兩者。

在先進的實施例中,系統300可以包括成像引擎370,所述成像引擎370具有先進的圖像處理特征(例如圖像標注),所述先進的圖像處理特征允許系統300更有效地處理并顯示組合的功能流圖像和脈管系統圖圖像。成像引擎370可以自動突出顯示或以其他方式標記出脈管系統中的感興趣區域。成像引擎370也可以產生對脈管系統圖圖像的3D繪制。在一些實施例中,成像引擎370可以額外地包括數據采集功能(DAQ)375,所述數據采集功能(DAQ)375允許成像引擎370直接從功能流設備325或收集器347接收要被處理成用于顯示的圖像的成像數據。

其他先進的實施例使用計算機360的I/O功能362,以控制脈管內成像320或外部成像模態340。在這些實施例中,例如在功能流設備325是拉回型的情況下,計算機360可以令功能流設備325的數據收集器行進到特定位置。計算機360也可以令源343對場進行輻照,以獲得脈管系統的刷新的圖像,或者清除收集器343的最近的圖像。盡管未在這里示出,也可能計算機360可以控制被連接到功能流設備325的操縱器(例如機械手操縱器)來改進對功能流設備325的放置。

如圖12所示,也可以在經由網絡409通信的多個獨立平臺上實現本發明的系統400。能夠使用軟件、硬件、固件、硬接線或這些中的任意的組合來執行本發明的方法。也能夠將特征實現功能物理地定位在各個位置處,包括被分布使得在不同的物理位置處實現功能的部分(例如成像裝置在一個房間中而主工作站在另一房間中,或者在例如具有無線或有線連接的分開的建筑物中)。

如圖12所示,功能流數據收集器320和外部成像模態340是獲得數據的關鍵,然而能夠由以經由網絡409(例如局域網、無線網絡或互聯網)的通信工作的多個處理器來執行對用于數據收集、數據的共同配準、存儲和數據輸出的步驟的實際實現。系統400的部件也可以是物理上分開的。例如,終端467和顯示器380可以在地理上不與功能流數據收集器320和外部成像模態340定位一起。

如圖12所示,成像引擎859通過網絡409與主工作站433以及任選的服務器(未示出)通信。在一些實施例中,操作者使用主工作站433、計算機360或終端467來控制系統400或接收圖像和功能流數據??梢允褂每梢園嗍悠韉腎/O362、437或471來顯示圖像。任何I/O都可以包括監視器、鍵盤、鼠標或觸摸屏,以與處理器365、441或475中的任何處理器通信,例如以令數據被存儲在任意有形的非瞬態存儲器367、445或479中。服務器一般包括接口??橐醞ü?09通信或將數據寫入數據文件。來自用戶的輸入由電子設備(例如主工作站433、終端467或計算機360)中的處理器接收。在某些實施例中,主工作站433和成像引擎855被包括在床旁控制臺中,以操作系統400。

在一些實施例中,系統可以繪制對脈管系統或脈管內圖像的三維成像。諸如主工作站433的系統內的電子裝置(例如PC、專用硬件、或固件)將三維圖像存儲在有形的非瞬態存儲器中,并且在顯示器380上繪制3D組織的圖像。在一些實施例中,如之前所討論的,3D圖像將被編碼以用于更快地查看。在特定的實施例中,本發明的系統利用元素或控件來繪制GUI,以允許操作者與三維數據集(如三維視圖)進行交互。在其他實施例中,操作者可以在動態進度視圖被顯示在顯示器中的同時,通過選擇開始和停止點來從圖像中的一個或三維數據集內選擇點。在其他實施例中,用戶可以通過與脈管系統圖圖像進行交互來令功能流設備被重新定位到身體中的新的位置。

在一些實施例中,用戶與視覺界面進行交互并輸入參數或做出選擇。由電子設備(例如工作站433、終端467或計算機360)中的處理器接收來自用戶的輸入(例如參數或選擇)。選擇能夠被繪制成可見顯示。在一些實施例中,操作者使用主工作站433、計算機360或終端467來控制系統400或接收圖像??梢允褂每梢園嗍悠韉腎/O362、437或471來顯示圖像。任何I/O都可以包括鍵盤、鼠標或觸摸屏,以與處理器365、441或475中的任何處理器通信,例如從而令數據被存儲在任何有形的非瞬態存儲器367、445或479中。服務器一般包括接口???,以通過網絡實行通信或將數據寫入到數據文件。能夠使用軟件、硬件、固件、硬接線或這些中的任意的組合來執行本發明的方法。也能夠將特征實現功能物理地定位在各個位置處,包括被分布使得在不同的物理位置處實現功能的部分(例如成像裝置在一個房間中而主工作站在另一房間中,或者在例如具有無線或有線連接的分開的建筑物中)。在特定的實施例中,主工作站433和成像引擎855被包括在床旁控制臺單元中以操作系統400。

通過范例,適合于對計算機程序的運行的處理器包括通用微處理器或專用微處理器兩者,以及任意種類的數字計算機的任意一個或多個處理器。一般地,處理器將接收來自只讀存儲器或隨機存取存儲器或兩者的指令和數據。計算機的必需元件是用于運行指令的處理器和用于存儲指令和數據的一個或多個存儲器設備。一般地,計算機還將包括或能被耦合為從用于存儲數據的一個或多個大容量存儲設備(例如磁盤、磁光盤或光盤)接收數據或將數據傳輸到一個或多個大容量存儲設備,或兩者。適合于體現計算機程序指令和數據的信息載體包括所有形式的非易失性存儲器,例如包括半導體存儲器設備(例如EPROM、EEPROM、基于NAND的閃存、固態硬盤驅動器(SSD)、以及其他閃存設備);磁盤(例如內部硬盤或可移動盤);磁光盤;以及光盤(例如CD和DVD盤)。處理器和存儲器能夠被補充有專用邏輯電路,或被并入專用邏輯電路中。

為了提供與用戶的交互,本文中所描述的主體能夠被實現在具有用于向用戶顯示信息的I/O設備(例如CRT、LCD、LED或投影設備)和輸入或輸出設備(例如鍵盤和指點設備,所述指點設備例如鼠標或軌跡球)的計算機上,用戶能夠通過所述輸入或輸出設備向計算機提供輸入。其他種類的設備也能夠被用于提供與用戶的交互。例如,被提供給用戶的反饋能夠是任何形式的感官反饋(例如視覺反饋、聽覺反饋或觸覺反饋),并且能夠以任何形式(包括聲學、語音或觸覺輸入)來接收來自用戶的輸入。

本文中所描述的主體能夠被實現在計算系統中,所述計算系統包括后端部件(例如數據服務器)、中間件部件(例如應用服務器)或前端部件(例如具有圖形用戶界面或網頁瀏覽器的客戶端計算機360,用戶能夠通過所述圖形用戶界面或網頁瀏覽器與本文中所描述的主體的實現方式進行交互),或者這樣的后端部件、中間件部件和前端部件的任意組合。系統的部件能夠通過任何形式或介質的數字數據通信的網絡409(例如通信網絡)互連。通信網絡的范例包括蜂窩網絡(3G、4G)、局域網(LAN)、以及廣域網(WAN),例如互聯網。

本文中所描述的主體能夠被實現為一個或多個計算機程序產品,例如被有形地體現在信息載體中(例如非瞬態計算機可讀介質中)用于由數據處理裝置(例如可編程處理器、計算機或多個計算機)運行或控制數據處理裝置的操作的一個或多個計算機程序。能夠以任何形式的程序語言來編寫計算機程序(又稱程序、軟件、軟件應用、app、宏或代碼),所述編程語言包括編譯語言或解析語言(例如C、C++、Perl),并且其能夠被以任何形式來部署,包括作為獨立程序或作為???、部件、子例程,或適合于在計算環境中使用的其他單元。本發明的系統和方法能夠包括本領域已知的編程語言,包括但不限于C、C++、Perl、Java、ActiveX、HTML5、VisualBasic或JavaScript。

計算機程序不必與文件相對應。程序能夠被存儲在保存有其他程序或數據的文件的部分中、專用于所討論的程序的單個文件中、或者多個協作文件(例如存儲一個或多個???、子程序或代碼的部分的文件)中。計算機程序能夠被部署為在一個計算機上運行、或者在位于一處或分布在多個位置上并通過通信網絡互連的多個計算機上運行。

例如,文件能夠是存儲在硬盤驅動器、SSD、CD或其他有形的非瞬態介質上的數字文件。能夠通過網絡409將文件從一個設備發送到另一個設備(例如作為通過網絡接口卡、調制解調器、無線網卡等被從服務器發送到客戶端的包)。

例如,對根據本發明的文件進行寫入涉及由讀/寫頭通過添加、移除或重排(例如具有靜電荷或偶極矩的)粒子而將有形的非瞬態計算機可讀介質轉變成磁化樣式,所述樣式接著表示用戶期望且對用戶有用的新的信息。在一些實施例中,寫入涉及對具有特定屬性的有形的非瞬態計算機可讀介質中的材料的物理變換,使得光學讀/寫設備接著能夠讀取新的且有用的信息搭配(例如燒制CD-ROM)。在一些實施例中,寫入文件包括使用閃存(例如NAND閃存)并將信息存儲在包括浮柵晶體管的存儲單元的陣列中。寫入文件的方法在本領域中是周知的,并且例如能夠由程序或者由來自軟件的保存命令或來自編程語言的寫入命令自動調用。

在特定的實施例中,顯示器380被繪制在計算機操作系統(例如Windows、MacOS或Linux)環境內,或者在專用系統的顯示器或GUI內。顯示器380能夠包括與顯示器相關聯的任何標準控件(例如視窗環境內),包括最小化和關閉按鈕、滾動條、菜單、以及調整窗口大小的控件。能夠由操作系統、視窗環境、應用程序編程接口(API)、網頁瀏覽器、程序、或它們的組合來提供顯示器380的元素(例如在一些實施例中,計算機包括操作系統,諸如網頁瀏覽器的獨立程序在所述操作系統中運行,并且該獨立程序提供API中的一個或多個以繪制GUI的元素)。顯示器380還能夠包括與查看圖像(例如縮放、顏色控件、亮度/對比度)或者處理文件有關的任何控件或信息,所述文件包括三維圖像數據(例如打開、保存、關閉、選擇、剪切、刪除等)。另外,顯示器380能夠包括與操作三維圖像捕捉系統(例如運行、停止、暫停、加電、掉電)有關的控件(例如按鈕、滑塊、標簽、開關)。

在特定的實施例中,顯示器380包括與可利用不同的成像模態操作的三維成像系統有關的控件。例如,顯示器380可以包括開始、停止、縮放、保存等按鈕,并且可以通過與功能流設備和外部成像模態交互操作的計算機程序來繪制。因此,顯示器380能夠顯示從三維數據集導出的圖像,而無論系統的成像模式如何。

通過引用的并入

本公開中參考并引用了其他文件,例如專利、專利申請、專利公開、期刊、圖書、文章、網頁內容。出于所有目的而在此通過引用將所有這樣的文件整體并入本文。

等價方案

本領域技術人員根據該文件的全部內容,包括對其中引用的科學和專利文獻的參考,將意識到除了在本文中示出并描述的那些以外的本發明的各種修改以及本發明的許多另外的實施例。

本文的主體包含能夠適于本發明在其各種實施例以及其等價方案中的實踐的重要信息、例證和引導。

關 鍵 詞:
用于 診斷 冠狀 脈管 疾病 系統 方法
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