以比心搏频率更快的速率获得患者的时序光学图像序列，其中时序图像序列捕获固有对照物的一个或多个物理特性。从患者获得互相关信号。对时序光学图像序列应用小波变换分析，以产生心搏频率现象的时空表示。互相关小波变换分析包括对时序光学图像序列执行小波变换以获得小波变换信号，将小波变换信号与互相关信号互相关以获得互相关信号，对心搏频率处的互相关信号进行滤波以获得滤波信号，并对滤波信号执行逆小波变换以获得时序光学图像序列的时空表示。生成心搏频率现象的图像。生成心搏频率现象的图像。生成心搏频率现象的图像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固有对照物光学互相关小波血管造影
相关申请交叉引用
[0001]本申请要求于2019年4月4日提交的美国临时申请第62/829,290号的优先权，该临时申请的内容通过引用整体并入本文。
[0002]本领域通常涉及使用应用于以比心率更快的速率获取的血管造影图像序列的小波数学或类似数学技术来重建运动血管脉搏波的时空图像，并且具体地，涉及使用固有对照物来重建时空图像。
技术介绍
[0003]血管造影是一种x射线研究，在该研究中将化学造影剂注射到血液中并获得一系列x射线。注射的化学造影剂作为团注(bolus)通过血管系统，并从动脉子系统通过毛细血管到达静脉子系统。化学造影剂阻止x射线通过，使通过x射线的几何形状在到达二维x射线探测器阵列时产生图像。静脉施用的光学化学造影剂的示例为吲哚菁绿(ICG)。化学造影剂被包含在血管壁内，因此，其空间分布与血管腔内结构相对应。系统循环中的血液从心脏单向串联流向动脉，通过毛细血管流向静脉，然后返回心脏。因此，血管造影可用于区分动脉和静脉子系统的特性。因此，血管造影图像序列内图像的相对定时传达了关于特定循环子系统的血管解剖和生理学的信息。基于注射化学造影剂的血管造影图像通常显示来自非血管组织的血管结构(诸如血管)的空间分辨率，因为血管壁形成化学造影剂的锐利边界。可通过增加化学造影剂的注射剂量来增加空间分辨率。然而，增加剂量通常会产生病态的副作用，诸如增加肾损害的风险，或者对于肾功能受损的患者，会产生毒性副作用。因此，静脉施用化学造影剂有许多缺点，包括毒性，通常不适合患有肾脏疾病或其它疾病的个人。
[0004]美国专利第10,123,761号教导使用应用于以比心率更快的速率获取的血管造影图像的互相关小波数学来重建运动血管脉搏波的电影图像，该专利通过引用整体并入本文。然而，该方法基于静脉注射的含有造影剂的结构捕获有关心搏频率变化和运动的数据。
[0005]本领域已知其它成像技术。例如，Wu在US9811901和US9324005中所教导的欧拉放大法已用于产生放大的视觉效果。这些技术依赖于基于包含放大项的泰勒展开式的数学运算。Wu教导的程序要求用户选择空间频率截止滤波器和放大因子α。然而，这些技术不同于本申请中提供的技术，并且不提供使用固有对照物重建血管造影数据中的心搏频率现象的方法。
[0006]其它成像技术(诸如光学相干层析成像)已用于生成组织(包括血管化组织)的有限范围的结构的三维图像。该技术可用于血管内注射化学造影剂，如荧光素，以生成三维光学血管造影。正如Chen(US6549801和US7359062)和其它人所教导的那样，红细胞的行进对光学相干层析成像中采用的光的波长产生多普勒效应。
[0007]虽然有多种成像技术可用，但需要能够在无需静脉施用造影剂和/或具有改善的患者安全状况的情况下重建血管造影数据中的心搏频率现象的成像技术。
技术实现思路
[0008]本专利技术的实施例涉及用于使用固有对照物重建血管造影数据中的心搏频率现象的系统、方法和计算机可读介质。由光学系统以比心搏频率更快的速率获得的患者的时序光学图像序列，其中时序图像序列捕获固有对照物的一个或多个物理特性。从患者获得互相关信号。对时序光学图像序列应用互相关小波变换分析，以产生心搏频率现象的时空表示。互相关小波变换分析可包括对时序光学图像序列执行小波变换以获得小波变换信号，将小波变换信号与互相关信号互相关以获得互相关信号，以心搏频率对互相关信号进行滤波以获得滤波信号，并对滤波信号执行逆小波变换以获得时序光学图像序列的时空表示。从时空表示生成心搏频率现象的图像。
[0009]在一方面中，在一个或多个重建的图像中显示时空重建。
[0010]在另一方面中，获得同时测量的心脏信号，并将同时测量的心脏信号与小波变换信号互相关。
[0011]在一方面中，图像通过光学显微镜、近红外显微镜、超声波或多普勒技术获得。
[0012]在另一方面中，图像是通过对具有血管结构的身体成像获得的。
[0013]在一方面中，固有对照物包括热辐射、光学反射或自发荧光。
[0014]在另一方面中，重建的血管造影作为电影视频序列提供。
[0015]在一方面中，获取具有静脉注射的化学造影剂的第二时序图像序列，并生成从静脉注射的化学造影剂获得的图像的第二时空表示。将利用固有对照物获得的图像的时空表示与利用静脉注射的化学造影剂获得的图像的第二时空表示配对。基于配对来校准利用固有对照物获得的图像的第二时空表示。
[0016]这些技术的其它目的和优点将从说明书和附图中显而易见。
附图说明
[0017]参考附图描述本专利技术的示例实施例，其中：
[0018]图1A和1B是根据本公开的各方面的用于利用固有对照物光学血管造影的示例系统的示意图。图1A示出了在手术室设置中获得可见光和近红外信号的系统。图1B示出了移动系统。
[0019]图2示出了根据本公开的各方面的使用作为血管内造影剂施用的吲哚菁绿造影剂利用图1A的系统获得的可见和近红外血管造影图像。
[0020]图3示出了根据本公开的各方面的使用近红外光谱中的固有对照物而不是血管内施用的化学造影剂利用图1A的系统获得的可见和近红外血管造影图像。
[0021]图4根据本公开的各方面的将在皮肤和面部的血管结构内可视化的可见波长的固有对照物光学血管造影与头颅的化学血管内造影剂x射线血管造影进行比较。
[0022]图5是可以与本公开的各方面一起使用的计算机系统或信息处理设备的框图。
[0023]图6是示出了根据本专利技术的方面的用于固有对照物光学血管造影的技术的流程图。
具体实施方式
[0024]目前的技术主要是利用固有对照物和互相关小波血管造影对心搏频率现象进行
时空重建。如本文所用，术语“互相关小波血管造影”是指通过应用于以比心率更快的速率获取的血管造影图像序列的小波数学来重建运动血管脉搏波的时空图像，例如，如美国专利第10,123,761号中所述，该专利通过引用整体并入本文。
[0025]在其它方面中，其它数学技术可用于重建具有固有对照物的移动血管脉搏波的时空图像。例如，可以利用其它数学计算技术(包括窗口傅里叶变换)执行固有对照。在又其它示例中，固有对照物可与涉及带通滤波器和放大的其它技术一起使用，如2020年3月27日提交的共同未决专利申请16/832,695中所述，该专利申请通过引用整体并入本文。
[0026]本技术允许使用固有对照物而不是血管内施用的造影剂进行时空重建。这种方法提高了安全性并且适用于肾脏疾病患者。可选地，本技术可用于执行固有对照物互相关小波血管造影和血管内施用造影剂互相关小波血管造影。另一种选项是使用现有技术结合常规血管造影执行固有对照物互相关小波血管造影。
[0027]如本文所使用的术语“固有对照物(intrinsic contrast)”是指可在不施用化学造影剂的情况下记录并局限于循环系统的循环系统的特性。此类特本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种从由光学系统以比心搏频率更快的速率获得的光学图像序列中提取心搏频率现象的方法，包括：获取以比心搏频率更快的速率获得的患者的时序光学图像序列，其中所述时序图像序列捕获固有对照物的一个或多个物理特性；从所述患者获取互相关信号；对所述时序光学图像序列应用互相关小波变换分析，以产生心搏频率现象的时空表示，其中所述互相关小波变换分析包括：对所述时序光学图像序列执行小波变换以获得小波变换信号；将所述小波变换信号与互相关信号互相关以获得互相关信号；以心搏频率对所述互相关信号进行滤波以获得滤波信号；以及对所述滤波信号执行逆小波变换以获得所述时序光学图像序列的时空表示；以及从所述时空表示生成所述心搏频率现象的图像。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括在一个或多个重建的图像中显示所述时空重建。3.如权利要求1所述的方法，进一步包括获得同时测量的心脏信号，并将所述同时测量的心脏信号与所述小波变换信号互相关。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像通过光学显微镜、近红外显微镜、超声波或多普勒技术获得。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，图像是通过对具有血管结构的身体成像获得的。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，固有对照物包括热辐射、光学反射或自荧光。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，重建的血管造影作为电影视频序列提供。8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：获取具有静脉注射的化学造影剂的第二时序图像序列，并生成从所述静脉注射的化学造影剂获得的图像的第二时空表示；将利用固有对照物获得的所述图像的所述时空表示与从所述静脉注射的化学造影剂获得的所述图像的所述第二时空表示配对；以及基于所述配对来校准利用固有对照物获得的所述图像的所述第二时空表示。9.一种用于提取以比心搏频率更快的速率获得的心搏频率血管造影现象的光学系统，所述系统包括：一个或多个计算机处理器；一个或多个计算机可读存储介质；程序指令，所述程序指令存储在所述一个或多个计算机可读存储介质上以供所述一个或多个计算机处理器中的至少一个计算机处理器执行，所述程序指令包括用于以下内容的指令：获取以比心搏频率更快的速率获得的患者的时序光学图像序列，其中所述时序图像序列捕获固有对照物的一个或多个物理特性；从患者获取互相关信号；对所述时序光学图像序列应用互相关小波变换分析，以产生心搏频率现象的时空表
示，其中所述互相关小波变换分析包括：对所述时序光学图像序列执行小波变换以获得小波变换信号；将所述小波变换信号与互相关信号互相关以获得互相关信号；以心搏频率对所述互相关信号进行滤波以获得滤波信号；以及对所述滤波信号执行逆小波变换以获得所述时序光学图像序列的时空表示；以及从所述时空表示生成所述心搏频率现象的图像。10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述程序指令进一步包括如下的指令：在一个或...
【专利技术属性】
技术研发人员：威廉，
申请(专利权)人：威廉，
类型：发明
国别省市：
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