重建血管造影数据中的心搏频率现象的制作方法

重建血管造影数据中的心搏频率现象
相关申请的交叉引用
1.本技术要求于2019年3月27日提交的美国临时申请第62/824,582号的优先权，该临时申请的内容通过引用整体并入本文。
技术领域
2.该领域大体上涉及用于在血管造影研究中重建心搏频率现象的技术，尤其涉及利用带通滤波器和/或放大来分离和/或放大血管造影研究中的心搏频率现象的技术。


背景技术：

3.为了获得血管造影图，向患者血管内注射化学造影剂的团注，并获得x射线的序列或时间系列。血管系统的解剖结构的二维投影被捕获为在x射线投影路径中通过血管系统的阻止x射线通路的化学造影剂。根据采集的时间排序的这些图像的聚合包括血管造影图。
4.如美国专利第10,123,761号(以下简称“'761专利”)所描述的，荧光血管造影(fluoroscopic angiographic)成像捕获并量化心搏频率现象允许使用小波处理血管造影数据在大脑和其他器官中时空重建移动的血管脉搏波，该专利的全部内容通过引用整体并入本文。这种技术可以将血流显示为通过毛细血管床的动脉每搏量(stroke volume)的序列和心脏倒相(reciprocal cardiac phase)的静脉每搏量。因此，血流中的心搏频率现象的空间和时间分布提供了可以在血管造影的电影图像中示出的生理、诊断和医学信息。
5.虽然上述技术提供了大脑和其他器官中移动的血管脉搏波的时空重建，但期望开发用于在血管造影研究中重建心搏频率现象的其他方法，以便为现有技术提供更大的灵活性。


技术实现要素：

6.本发明的实施例涉及用于重建血管造影数据中的心搏频率现象的方法、系统和计算机可读介质，该血管造影数据不利用小波(尤其是gabor小波)来处理血管造影数据。
7.提供了一种用于从以比心搏频率更快地速率获得的血管造影研究中提取心搏频率血管造影现象的系统、方法和计算机可读介质。从以比心搏频率更快地速率获得的血管造影研究中获取或接收数据，并且对血管造影数据应用心搏频率带通滤波器以输出心搏频率血管造影现象的时空重建，在一个或多个图像中显示心搏频率血管造影现象的时空重建。
8.根据另一个方面，对血管造影数据应用欧拉放大以便产生放大效果。欧拉放大可以应用于血管造影图像，以便选择具有感兴趣的时间和空间现象的图像，包括与心搏频率带相对应的时间现象。
9.根据另一个方面，应用心搏频率带通滤波器从血管造影图像的电影序列中提取心搏频率血管造影现象。
10.根据另一个方面，应用心搏频率带通滤波器进一步包括将血管造影图像中的每个
像素的时间样本作为单独信号进行处理；以及将心搏频率带通滤波器应用于逐像素信号。
11.根据另一个方面，获得同时测量的心脏信号，并使用同时测量的心脏信号作为互相关目标，以提供限定在所测量的心脏信号的频率范围内的带通心搏频率滤波器。
12.根据另一个方面，心搏频率带通滤波器包括以下中的一者：使用灰度以图像形式呈现的实值过滤器，或基于心搏频率幅度和心搏频率相位以图像形式呈现的复值滤波器。
13.根据另一个方面，应用欧拉放大包括对血管造影图像的序列应用空间分解，对经空间分解的血管造影图像的序列应用时间滤波器，经双重空间分解和时间滤波的血管造影图像的序列中的一者或多者被选择性地放大，以及将经选择性放大的血管造影图像的序列与血管造影图像的序列重新组装成血管造影图像的组合序列，以允许经放大的时空重建的可视化。
14.根据另一个方面，应用空间分解进一步包括执行多尺度各向异性滤波或应用包括剪切波或脊波中的一者的空间变换。
15.根据另一个方面，选择具有感兴趣的时间和空间现象的血管造影图像，感兴趣的时间和空间现象包括与心搏频率现象相对应的时间现象。
16.根据另一个方面，应用空间分解包括将血管造影图像空间分解为各自具有不同空间特性的若干图像，包括对特定空间频率的空间结构进行滤波。
17.根据另一个方面，对于心搏频带外的时间现象，应用值为零的心搏频率带通滤波器，并且利用经放大的空间平移来重建包括心搏频率现象的血管造影图像。
18.这些技术的其他目的和优点将从说明书和附图中显而易见。
附图说明
19.附图示出了当前构想的用于执行本发明的各方面的优选实施例。在附图中：
20.图1a和图1b示出了可以与本公开的各方面一起用于获取血管造影数据的旋转x射线系统。
21.图2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。
22.图3是耦合到可以与本公开的各方面一起用于获取心脏信号的多参数患者监视器和传感器的脉搏血氧仪的立体视图。
23.图4是可以与本公开的各方面一起用于获取心脏信号的心电图(ekg)设备的框图。
24.图5示出了根据本公开的各方面的用于呈现复值数的亮度
‑
色调
‑
颜色模型。
25.图6示出了根据本公开的各方面的用于放大时空血管造影现象的通用方法。
26.图7是示出了根据本公开的各方面的用于重建血管造影数据中的心搏频率现象的技术的详细流程图。
27.图8示出了根据本公开的各方面的用于放大时空血管造影现象的基于傅里叶的方法。
28.图9示出了根据本公开的各方面的重建心搏频率现象的示例实现方式。
29.图10是示出了根据本公开的各方面的用于重建血管造影数据中的心搏频率现象的技术的高级流程图。
具体实施方式
30.提供了用于在不依赖小波进行时空重建的血管造影数据中重建心搏频率现象的方法、系统和计算机可读介质。以比心率更快的频率获取血管造影图像的序列(即，二维投影图像)，并对其进行处理以提供移动血管脉搏波的时空重建。为了生成移动血管脉搏波的时空重建，在一些方面，可以利用欧拉放大和放大器对血管造影数据应用心搏频率带通滤波器，以生成心搏频率血管造影现象的时空重建。下面将对这些技术进行详细说明。
31.参考图1
‑
图4，示出了可以用于执行本发明的实施例的示例性系统或设备。应当理解，此类系统和设备只是代表性系统和设备的示例，并且其他硬件和软件配置适合与本技术一起使用。因此，本技术并不旨在限于本文所示出的特定系统和设备，并且应当认识到，在不脱离本文所提供的主题的精神和范围的情况下，可以采用其他合适的系统和设备。
32.为了重建移动血管脉搏波，经由荧光血管造影成像系统以比心搏频率更高的速率获取原始数据(例如，可以以高达30hz的频率获取图像)。在各方面中，根据奈奎斯特采样定理，系统以比心脏信号的最高频率分量两倍更快的频率获取图像。对于以比心率更快的速率获得的血管造影，可以根据本文所提供的技术处理图像，以生成心搏频率血管造影现象的时变空间重建。
33.首先参考图1a和图1b，示出了旋转x射线系统28，该旋转x射线系统28可以被用于(诸如经由荧光血管造影)以比心率更快的速率来获得血管造影片。如前所述，在获取血管造影时，将化学造影剂注射到位于x射线源和检测器之间的患者体内，并且x射线投影被x射线检测器捕获为二维图像。获取二维投影图像的序列，该二维投影图像的序列包括血管造影研究，其中以比心搏频率更快的频率获取血管造影图像帧，以允许将心搏频率现象时空重建为心搏空间血管造影。
34.如图1a所示，血管造影成像系统的示例以旋转x射线系统28的形式示出，旋转x射线系统28包括具有c形臂30的机架，该c形臂30在其端部中的一端承载x射线源组件32，并且在该c形臂的另一端承载x射线检测器阵列组件34。机架使得x射线源32和检测器34能够围绕放置在台36上的患者以不同的位置和角度定向，同时使得医生能够接近患者。机架包括基座38，该基座38具有在台36下方延伸的水平支腿40、以及在水平支腿40的端部处朝上延伸的垂直支腿42，该水平支腿40与台36隔开。支撑臂44可旋转地固定到垂直支腿42的上端部以用于围绕水平枢轴46旋转。
35.枢轴46与台36的中心线对准，并且臂44从枢轴46径向朝外延伸以在其外端部上支撑c形臂驱动组件47。c形臂30可滑动地固定到驱动组件47并且与驱动电机(未示出)耦合，该驱动电机使c形臂30滑动以围绕c轴48旋转，如箭头50所指示的。枢轴46和c轴48在位于台36上方的等中心56处彼此相交，并且彼此垂直。
36.x射线源组件32安装在c形臂30的一端，并且检测器阵列组件34安装在其另一端。x射线源组件32发射指向检测器阵列组件34的x射线束。组件32和34均径向地朝内延伸到枢轴46，使得该光束的中心射线穿过系统等中心56。因此，在从放置在台36上的受试者获取x射线衰减数据的期间，可以围绕枢轴46或c轴48或两者围绕系统等中心旋转光束的中心射线。
37.x射线源组件32包含x射线源，该x射线源在通电时发射x射线光束。中心射线穿过系统等中心56，并撞击容纳在检测器组件34中的二维平板数字检测器58。检测器58可以是
例如，检测器元件的2048
×
2048元件二维阵列。每个元件产生表示撞击x射线的强度的电信号，从而表示x射线通过患者时的衰减。在扫描期间，x射线源组件32和检测器阵列组件34围绕系统等中心56旋转，以从不同角度获取x射线衰减投影数据。在一些方面中，检测器阵列能够每秒获取50个投影或视图，这是确定在规定扫描路径和速度下可以获取多少视图的限制因素。
38.参考图1b，组件32和34的旋转以及x射线源的操作由x射线系统的控制机构60管理。控制机构60包括向x射线源52提供功率和定时信号的x射线控制器62。控制机构60中的数据获取系统(das)64从检测器元件采样数据，并将数据传递给图像重建器65。图像重建器65从das 64接收数字化x射线数据，并根据本公开的方法执行高速图像重建。重建的图像被用作计算机66的输入，该计算机66将图像存储在大容量存储设备69中或进一步处理图像。
39.控制机构60还包括机架电机控制器67和c轴电机控制器68。响应于来自计算机66的运动命令，电机控制器67和68向x射线系统中的电机提供功率，该电机产生围绕各个枢轴46和c轴48的旋转。计算机66还经由具有键盘和其他可手动操作控制装置的控制台70从操作员接收命令和扫描参数。相关联的显示器72允许操作员观察来自计算机66的重建的图像和其他数据。操作员提供的命令由计算机66在存储程序的指导下使用，以向das64、x射线控制器62以及电机控制器67和68提供控制信号和信息。此外，计算机66操作台电机控制器74，该台电机控制器74控制电动台36以相对于系统等中心56来定位患者。
40.现在参考图2，示出了计算机系统或信息处理设备80(例如，图1b中的计算机66)的框图，该计算机系统或信息处理设备80可以并入血管造影成像系统(诸如图1a和图1b的旋转x射线系统28)，以根据本发明的实施例提供增强的功能或用作用于从血管造影数据提取心搏频率血管造影现象的独立设备。在一个实施例中，计算机系统80包括监视器或显示器82、计算机84(其包括(多个)处理器86、总线子系统88、存储器子系统90和盘子系统92)、用户输出设备94、用户输入设备96和通信接口98。监视器82可以包括被配置为生成信息的可视表示或显示的硬件和/或软件元件。监视器82的一些示例可以包括熟悉的显示设备，诸如电视监视器、阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等。在一些实施例中，监视器82可以提供输入接口，诸如结合触摸屏技术。
41.计算机84可以包括熟悉的计算机部件，诸如一个或多个中央处理单元(cpu)、存储器或存储设备、图形处理单元(gpu)、通信系统、接口卡等。如图2所示，计算机84可以包括一个或多个处理器86，该一个或多个处理器86经由总线子系统88与多个外围设备通信。(多个)处理器86可以包括市售的中央处理单元等。总线子系统88可以包括用于使计算机84的各种部件和子系统彼此按照预期通信的机构。尽管总线子系统88示意性地示出为单个总线，但总线子系统的替代实施例可以利用多个总线子系统。与(多个)处理器86通信的外围设备可以包括存储器子系统90、盘子系统92、用户输出设备94、用户输入设备96、通信接口98等。
42.存储器子系统90和盘子系统92是被配置为存储数据的物理存储介质的示例。存储器子系统90可以包括多个存储器，该多个存储器包括用于在程序执行期间对程序代码、指令和数据进行易失性存储的随机存取存储器(ram)，以及存储固定程序代码、指令和数据的只读存储器(rom)。盘子系统92可以包括为程序和数据提供永久(非易失性)存储的多个文件存储系统。其他类型的物理存储介质包括软盘、移动硬盘、光学存储介质(诸如cd
‑
rom、
dvd和条形码)、半导体存储器，诸如闪存、只读存储器(rom)、电池支持的易失性存储器、网络存储设备等。存储器子系统90和盘子系统92可以被配置为存储提供本文所讨论的技术的功能或特征的编程和数据构造。当由(多个)处理器86执行时实现或以其他方式提供功能的软件代码模块和/或处理器指令可以存储在存储器子系统90和盘子系统92中。
43.用户输入设备94可以包括被配置为接收来自用户的输入以供计算机系统80的部件进行处理的硬件和/或软件元件。用户输入设备可以包括用于向计算机系统84输入信息的所有可能类型的设备和机构。这些可以包括键盘、小键盘、触摸屏、并入显示器的触摸界面、音频输入设备(诸如麦克风和语音识别系统)以及其他类型的输入设备。在各种实施例中，用户输入设备94可以被实现为计算机鼠标、轨迹球、跟踪板、操纵杆、无线遥控器、绘图板、语音命令系统、眼睛跟踪系统等。在一些实施例中，用户输入设备94被配置为允许用户经由命令、运动或手势(诸如点击按钮等)选择监视器82上可能出现的对象、图标、文本等或以其他方式与监视器82上可能出现的对象、图标、文本等交互。
44.用户输出设备96可以包括被配置为从计算机系统80的部件向用户输出信息的硬件和/或软件元件。用户输出设备可以包括用于从计算机84输出信息的所有可能类型的设备和机构。这些可以包括显示器(例如，监视器82)、打印机、触摸或力反馈设备、音频输出设备等。
45.通信接口98可以包括被配置为提供与其他设备的单向或双向通信的硬件和/或软件元件。
46.例如，通信接口98可以(诸如经由互联网连接)提供计算机84与其他通信网络和设备之间的接口。
47.根据本发明的实施例，应当认识到，除了获取血管造影图像外，还可以同时获取附加心脏信号/数据以用作互相关目标，以基于本文所提供的技术执行血管脉搏波的时空重建。例如，心脏信号/数据可以用作血管造影投影中相位索引像素的参考心脏信号。图3和图4示出了用于以脉搏血氧测定系统和/或超声心动图(ekg)系统或设备的形式使用此类设备/系统获取/提供参考心脏信号的示例性设备。
48.图3是包括传感器102和脉搏血氧监视器104的合适的脉搏血氧测定系统100的示例的透视图。传感器102包括用于向患者组织发射特定波长的光的发射器106和用于在光被患者的组织反射和/或吸收之后检测该光的检测器108。监视器104能够计算从传感器102接收到的与光发射和检测相关的生理特性。此外，监视器104包括能够显示生理特性和/或关于系统的其他信息的显示器110。传感器102被示出为经由线缆112通信地耦合到监视器104，但是替代地可以经由无线传输设备等通信地耦合。在示出的实施例中，脉搏血氧测定系统100还包括多参数患者监视器114。除了监视器104之外，或者替代地，多参数患者监视器114可以能够计算生理特性，并为来自监视器104和其他医疗监护设备或系统的信息提供中央显示器116。例如，多参数患者监视器114可以在显示器116上显示来自监视器104的患者spo2和脉搏率信息以及来自血压监视器的血压。在另一个实施例中，计算机系统80可以被配置为包括用于与脉搏血氧测定传感器(诸如图3所示的传感器102)通信的硬件和软件，以及用于根据本文所描述的技术计算从脉搏血氧测定传感器接收到的生理特性并利用此类特性来提取心搏频率现象并显示该心搏频率现象的硬件和软件。
49.图4是心电图(“ekg”)设备120的示意图，该心电图(“ekg”)设备120被示出为任选
地通过通信链路124连接到信息管理系统122。用于获取ekg的常用设备是12导联心电图机。ekg设备120和信息管理系统122从外部源接收功率126。除其他事项外，信息管理系统122包括经由数据链路132连接到存储器单元或数据库130的中央处理单元128。cpu 128处理数据并连接到输出，诸如打印机134和/或显示器136。替代地，如果未利用任选的信息管理系统122，则心电图(ekg)设备120可以通过通信链路124直接地连接到打印机134或显示器136。根据本文所提供的实施例的软件程序可以驻留在ekg设备120、信息管理系统122或与从ekg设备120接收信号相关联的另一个设备中。ekg设备120连接到多个患者引线138，每个患者引线138具有电极140以用于以已知方式接收来自患者142的ekg信号。ekg设备120具有信号调节器144，该信号调节器144接收ekg信号并滤除噪声、设置阈值、隔离信号，并向a/d转换器146提供用于引线138的数量的适当数量的ekg信号，a/d转换器146将模拟信号转换为数字信号以供微控制器148或任何其他类型的处理单元进行处理。微控制器148连接到存储器单元150(类似于存储器单元130)或任何其他计算机可读存储介质。在另一个实施例中，计算机系统80可以被配置为包括用于与ekg电极(诸如图4所示的电极140)通信的硬件和软件，以及用于根据本文所描述的技术计算从电极接收到的生理特性并利用此类特性来提取心搏频率现象并显示该心搏频率现象的硬件和软件。
50.如前文所指示的，本实施例涉及用于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。以比心率更快的速率获取(诸如经由图1a、图1b的系统)血管造影图像(即，二维投影图像)的序列并分析(诸如经由图2的系统)以利用本文所提供的带通滤波和放大技术来提供移动血管脉搏波的时空重建(例如，如在'761专利中所描述的)。
51.在一些方面中，时空重建是与投影具有相同维度的复值数据，并且每个时间点处的每个像素具有复值数据。它可以被表示为实数和虚数。然而，对于生理解释而言，它是以具有幅度和相位的极性形式来表示的。在各方面中，幅度表示给定像素在心搏频率下的对比度的变化，并且相位表示相对于心搏循环的相位。
52.虽然'761专利使用小波变换来产生心搏频率血管造影现象的时变提取(即，小波变换应用于血管造影的逐像素时间信号中的每个信号)，应当理解，可以利用其他方法来产生心搏频率血管造影现象的时变提取。
53.图6
‑
图9是与本文所提供的技术的操作相对应的流程图。应当理解，本文所描述的操作可以在血管造影成像系统或独立计算机系统中实现，以改进血管造影图像处理和显示技术。根据实施例，可以对以比心搏频率更快的频率获取的血管造影数据应用心搏频率带通滤波器，以输出心搏频率血管造影现象(例如，移动血管脉搏波)的时空重建。为了从血管造影图像的电影序列中提取心搏频率现象，将心搏频率带通滤波器应用于血管造影图像。在各方面中，(诸如从图3的脉搏血氧测定系统或图4的心电图设备获取的)同时测量的心脏信号可以用作参考心脏信号以进行相位索引。
54.图6示出了本文所提供的技术的高级实现方式。虽然操作是单独示出的，但是应当理解，某些操作(例如，时间处理、带通滤波和放大)可以以与本附图中所示出的不同的顺序组合和/或执行。在操作610处，对图像进行空间分解。在一个实施例中，可以将图像分解为像素，逐像素地执行后续计算。在其他方面中，像素可以被分组到不同的频带中，并且可以逐频带地执行计算。
55.空间分解是将图像分割成具有不同空间特性的若干图像。例如，图像可以被分成
与特定空间频率的空间结构相对应的组。用于生成空间分解的方法的示例包括但不限于拉普拉斯金字塔、复数可操控金字塔和reisz金字塔。在其他方面中，空间分解可以包括多尺度各向异性滤波、或基于剪切波或脊波的变换。可以选择其中任何一个来提取血管造影图像的序列中的心搏频率现象，因为心搏频率组织可以发生在空间结构的一个或多个特定尺度中。在各方面中，空间频率分解可以是实值的或复值的。
56.在操作620处，可以执行时间处理，以将观察到的像素的强度作为时间的函数与平移运动信号相关。当血管脉搏波通过血管系统时，时间处理允许提取该平移运动信号。在操作630处，平移运动信号可以例如，在心搏频率处进行带通滤波。在各方面中，血管造影图像中的每个像素可以被视为作为时间的函数的单独的信号，并且心搏频率带通滤波器可以逐像素地应用。在其他方面中，可以将心搏频率带通滤波器应用于与空间结构相对应的组。在限制中，代替频率带通滤波器，同时测量的心脏信号(例如，从图3的脉搏血氧测定系统或图4的心电图设备获取)可以用作互相关目标，从而提供一种超窄带通心搏频率滤波器。在各方面中，同时测量的心脏信号用作参考心脏信号以进行相位索引。
57.在操作640处，信号(例如，使用带通滤波从图像中提取，这对应于心脏尺度的运动)可以经历放大。在各方面中，可以通过将信号乘以常数来实现放大。在其他方面中，可以使用欧拉放大。在一些方面中，可以通过隔离然后放大心搏频率信号来执行放大。在这种情况下，例如，通过将经放大的信号与原始信号对齐(例如，基于时变强度、基于时间戳等)，可以将经放大的信号与原始信号重新组合。在一些方面中，经放大的信号可以与原始信号以相加的方式组合。在其他方面中，经放大的信号可以叠加到原始信号上。因此，在操作650处，原始信号可以与经放大的带通信号组合或叠加以形成重建信号。例如，任选地，在操作660处，重建信号可以经历噪声抑制(例如，双边滤波或其他合适的技术)。这些技术将心搏频率血管造影现象的时空重建作为输出，该输出被示出为可被放大的移动血管脉搏波。
58.在其他方面中，根据实施例，心搏频率带通滤波器可以是实值的或复值的。如果心搏频率带通滤波器是实值的，则将重新评估产生的心搏频率现象，并且可以使用包括灰度、色度和/或亮度的任何合适的可视化格式以图像的形式呈现。替代地，如果心搏频率带通滤波器是具有实部和虚部的复值的，则可以以包括幅度和相位的极性形式来表示。在通过心搏频率带通滤波器之后，该幅度可以解释为心搏频率幅度，如“心脏动作的强度”。相位可以解释为心搏循环内的时间位置。可以使用亮度
‑
色调
‑
颜色模型来渲染幅度和相位，其中像素的亮度表示心搏频率幅度，色调表示心搏频率相位。
59.心搏频率带通滤波器和经放大的图像可以以灰度或以色阶(返回参考图5)呈现，其中任选地，颜色亮度可以表示心搏频率幅度或空间运动速度，并且颜色色调可以表示心搏频率相位或空间运动方向，这取决于用户选择是否强调重建结果的心搏频带中的时间或空间特性。尽管图像以灰度形式提交，但本领域普通技术人员将认识到该灰度图像包括色调的光谱。图5中描绘了用于在像素中呈现复值数的颜色模型，并且图5可以示出包括绿色区域、黄色区域、红色区域和蓝色区域的颜色色调的光谱。例如，可以跨时间索引将此类图像的序列动画化，以表示一列血管脉搏波(诸如在大脑或心脏或其他血管区域中)的运动的电影视频序列。
60.现在参考图7，为了说明的目的，下文提供了用于给定空间滤波图像和用于仅一个空间维度x和时间t维度t的示例。该表示对应于连续形式的信号。然而，应当理解，根据本领
域已知的技术，这些连续方程可以应用于处理数字化图像。
61.在操作710中，生成经空间滤波的图像。如本文所提供的，图像i(x，t)可以经历空间分解。例如，空间分解可以包括金字塔分解，其中粗滤波用于将区域分离为不同频带，而细滤波用于细化图像。经空间分解的或经空间滤波的图像i(x，t)可以表示为：f(x)＝i(x，t)
62.在操作720处，对x应用时间相关的平移(或时间滤波器)，以确定来自血管的运动并提取心搏频率，其中x由平移函数修改，是t的函数：
63.在操作730处，用于提取心搏频率运动的时间相关平移被放大系数α放大，放大系数α应用于平移函数以给出：
64.在各方面中，项关于x扩展为一阶泰勒展开式：
65.在各方面中，来自泰勒展开式的更高阶的项(例如，二阶、三阶等)可以被包括。该方程对应于包括经放大的时间相关平移的重建信号。例如，项充当心搏频率带通滤波器(具有时间窗口)，使得对于心搏频带外的时间现象，该项的值为零。与时间相关的平移被(1 α)放大(如果α被选择为大于零)，并与原始图像f(x)组合。该重建可以被示出为电影视频序列以说明时空血管造影现象。因此，通过将该策略与空间分解组合，可以从经空间分解的图像的金字塔来合成图像。在各方面中，放大技术可以是任选的，并且仅可以执行带通滤波。
66.在另一个方面，傅里叶变换可以充当带通滤波器。在操作810处，在图像上执行空间分解。在操作810处，可以对图像进行心脏尺度带通滤波器，然后使用傅里叶变换将图像逐像素地变换到频域。在其他方面中，可以应用时间窗口傅里叶变换。在操作830处，心脏尺度可以在频域中被放大。在操作840处，经放大的频域图像可以被逆变换到时间域，并且可以显示具有经放大的心脏范围的时空血管造影现象。
67.在另一个方面中，可以修改和扩展欧拉放大技术以允许心脏血管造影现象的定制放大。例如，目前的方法将这些技术扩展到血管造影，包括在血管内注射造影剂团注以比心搏频率更快的频率进入血管系统期间获得的图像的时间序列。在这种情况下，可以选择放大系数α来放大时空血管造影现象，从而通过限制和标准化该因子的范围来允许再现性。附加地，欧拉方法可以为血管造影数据选择带通滤波器，并且可以包括更高阶的项(例如，根据需要的二阶或三阶项)以估计心搏频带，心搏频带可以是狭义地估计的和/或受限于独立数据(诸如心跳监视器)。
68.例如，可以使用欧拉放大方法进行放大。在该方法中，对两个或更多个图像的时间排列序列应用空间滤波器。对空间滤波器的多个结果应用时间滤波器。双重空间和时间滤波结果中的一者或多者被选择性地放大，然后重新组装成图像的序列，以便产生与时空现象的重建相对应的放大效果。这些技术可以应用于血管造影图像，以便选择具有感兴趣的时间和空间现象的图像，包括与心搏频率现象相对应的时间现象。
69.根据本发明的附加实施例，剪切波或脊波变换可以用于提取血管造影数据中的心
搏频率现象。剪切波或脊波变换适应由各向异性特征(诸如图像中的边缘)控制的多变量函数。作为各向同性的对象，小波不能捕获此类现象。虽然小波变换可以用于时域分辨率，但剪切波和脊波变换可以用于空间分辨率，从而允许对血管造影数据执行多分辨率(例如，二维空间和时间)分析。
70.图9中提供了示例实现方式。在该示例中，应用具有放大系数的带通滤波器来使心搏频率现象可视化。图的左侧部分示出了正在接受血管造影的患者910，同时从手指脉搏血氧仪102(也称为光学体积描记图(plethysmogram))记录心脏信号。
71.血管造影是通过向患者注射造影剂并以比心搏频率更快的频率获取血管造影图像而获得的。可以从患者的心脏信号中获得心搏频率。在一些方面中，心脏信号可以随时间而变化。在这种情况下，瞬时心脏信号可以相对于相对应获得的图像被参考。
72.在该示例中，示出了具有两个主要显示元件920和930以及两个视觉控制小部件940和945的图形用户界面。将会理解，图形用户界面可以显示在计算机监视器上，诸如计算机系统80的监视器。两个主要显示元件是未经心搏频率放大的心脏血管造影图像920(计算机监视器上的左侧，被标记为“原始”)和经心搏频率放大的心脏血管造影图像930(计算机监视器上的右侧，被标记为“经心搏频率放大”，具有心搏频率幅度和相位的亮度
‑
色调模型)。包括但不限于灰度、单色等的其他显示方法被构想与本技术一起使用。在该示例中，位于图像下方的水平定向滑块控制小部件940(被标记为“帧”)可以由用户在屏幕上左右移动(例如，通过利用鼠标拖动)以控制正在显示的图像帧。将心搏频率滤波器(如图6
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图8所描述的)应用于血管造影图像序列的所有图像帧，并且临床医生或放射科医生可以一次性检查一个帧。任选地，提供经心搏频率放大的图像的三维呈现，例如，使用于2020年2月6日提交的共同未决的美国专利申请序列第16/784,125中描述的技术，该申请的全部内容通过引用整体并入本文。
73.图形用户界面还包括位于右侧的垂直定向的滑块控制件945(被标记为“放大系数”)，用户可以调整该滑块控制件945(例如，通过利用鼠标拖动)以指定心搏频率的放大程度。通过在观看图像时控制这些参数，正在解释图像的用户可以基于本文所提供的技术修改图像的放大和空间分辨率，以定制用于特定医学分析的这些设置。这些技术可以提供对成像对象的心搏频率活动的医学洞察力。
74.图10示出了本文所提供的技术的高级操作。在操作1010处，从以比心搏频率更快的频率获得的血管造影研究中获取或接收数据。在操作1020处，对血管造影数据应用心搏频率带通滤波器以输出心搏频率血管造影现象的时空重建。在操作1030处，在一个或多个图像中显示心搏频率造影现象的时空重建。
75.有益地，本文所提供的实施例包括用于在有或没有欧拉放大的情况下对血管造影数据应用心搏频率带通滤波器的血管造影数据中时空重建心搏频率现象以用于提取和潜在放大心搏频率现象的系统、方法和计算机可读介质。在一些方面中，这些技术可以与'761专利中提供的技术相结合以进一步放大心搏频率现象。
76.这些技术可以与被设计为获得血管造影图像的硬件系统一起应用，尤其是血管造影系统，以获得患者的图像。与现有血管造影方法相比，这些技术提供了本领域的改进，即，允许在血管造影信号上叠加放大时空心搏频率现象。与现有技术相比，这种增强可以通过放大血管脉搏波以及精细细节的分辨率(基于空间滤波技术)来改善可视化效果。在各方面
中，放大可以如本文中所描述的被定制控制以允许不同程度的放大和分辨率，放大和分辨率可以被定制以产生用于各种医学分析的信息。
77.由此可见，在从前面的描述中显而易见的那些对象中，上文阐述的对象是有效获得的并且因为在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在实施上述方法和(多个)构造中进行某些改变，旨在将上述描述中包含的以及附图中示出的所有内容解释为说明性的，而不是限制性的。
78.还应当理解，以下权利要求旨在涵盖本文所描述的本发明的所有通用和特定特征并且本发明的范围的在语言上的所有陈述可以说介于两者之间。
79.已经根据优选实施例描述了本文所提供的技术，并且认识到，除了明确说明的那些以外，等效例、替代例和修改例是可能的，并且这些等效例、替代例和修改例在附加权利要求的范围内。