[發(fā)明專利]體內(nèi)光學(xué)流成像

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380017190.1
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN104411233B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈雅莉;黃大衛(wèi);賈森·托考耶;譚鷗
• 申請（專利權(quán)）人: 俄勒岡健康科學(xué)大學(xué)
• 主分類號: A61B5/02
• 分類號: A61B5/02;G01B9/02
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所11336
• 代理人: 董巍,謝栒

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2012年2月3日提交的、題目為“體內(nèi)光學(xué)流成像(In Vivo Optical Flow Imaging)”的61/594,967號美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容通過引用整體合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體涉及生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，且更具體地涉及與光學(xué)相干斷層掃描和血管造影相關(guān)聯(lián)的方法、裝置及系統(tǒng)。

感謝政府的支持

本發(fā)明根據(jù)國立衛(wèi)生研究院授予的基金號R01-EY013516在政府的支持下做出。政府對本技術(shù)具有一定權(quán)利。

背景技術(shù)

由于生物組織的高散射和吸收性質(zhì)，生物組織和脈管系統(tǒng)的體內(nèi)三維映射為一個挑戰(zhàn)性的命題。某些當(dāng)前方法具有緩慢的掃描速度，這使得體內(nèi)三維成像變得困難。具有較快掃描速度的某些其它技術(shù)仍舊是不足的，由于其無能力在不產(chǎn)生重疊圖像的情況下深入掃描生物組織，這需要使用侵入式過程來掃描感興趣的組織。許多針對較深度成像的技術(shù)一般不能提供對具有移動材料(例如，血流)的組織的深度成像。因此，有效地對諸如血流的結(jié)構(gòu)和/或組織運動進(jìn)行成像的方法具有實質(zhì)的臨床重要性。

光學(xué)相干斷層掃描(OCT)為用于生物組織的高分辨率的、深度分辨截面的和三維(3D)的成像的成像模式。在它的許多應(yīng)用中，眼部成像尤其已發(fā)現(xiàn)了廣泛的臨床應(yīng)用。在過去十年中，由于光源和檢測技術(shù)的發(fā)展，包括光譜(基于光譜儀的)OCT和掃頻光源(swept-source)OCT的傅立葉域OCT，已經(jīng)在敏感度和成像速度方面展現(xiàn)出比那些時域OCT系統(tǒng)優(yōu)越的性能。傅立葉域OCT的高速度已使得它更易于不僅僅對結(jié)構(gòu)而且對血流成像。該功能擴展首先由多普勒OCT展現(xiàn)，多普勒OCT通過估計相鄰A字型掃描之間的相位差來對血流成像。盡管多普勒OCT能夠?qū)^大血管中的血流進(jìn)行成像和測量，但是難以將小血管中的慢流與血管外組織中的生物運動區(qū)別開來。在視網(wǎng)膜血管的成像中，多普勒OCT面臨附加約束，所述附加約束為大多數(shù)血管近乎垂直于OCT光束，且因此，多普勒頻移信號的可檢測性嚴(yán)重取決于光束入射角。因此，不取決于光束入射角的其它技術(shù)對視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜血管造影特別地具有吸引力。

幾個基于OCT的技術(shù)已成功發(fā)展為在體內(nèi)對人眼中的微脈管網(wǎng)絡(luò)成像。一個示例為光學(xué)微血管造影(OMAG)，其可在視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜層兩者中分辨出良好的脈管。OMAG通過使用經(jīng)修改的希爾伯特變換將來自于靜止的和移動的散射體的散射信號分開來工作。通過沿著慢掃描軸應(yīng)用OMAG算法，可達(dá)到毛細(xì)管流的高敏感度成像。然而，OMAG的高敏感度需要通過分辨多普勒相移來精確移除牽連運動(bulk-motion)。因此，它易于受到來自于系統(tǒng)的偽影或生物相不穩(wěn)定性的影響。其它相關(guān)的方法，諸如相位方差和多普勒方差，已發(fā)展為檢測來自于微脈管流的小的相位變化。這些方法不需要非垂直的光束入射并且可檢測橫向和軸向的流這二者。它們也曾在視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜微脈管網(wǎng)絡(luò)上是成功的。然而，這些基于相位的方法也需要非常精確地移除由塊狀組織(bulk tissue)的軸向移動引起的背景多普勒相移。偽影也可由OCT系統(tǒng)中的相位噪聲和橫向組織運動引入，且這些也需要被移除。

迄今為止，大多數(shù)前述方法一直基于光譜OCT，其提供高的相位穩(wěn)定性來估計相移或區(qū)分由血流導(dǎo)致的相襯。與光譜OCT相比，掃頻光源OCT引入來自于周期間調(diào)諧和定時可變性(cycle-to-cycle tuning and timing variabilities)的另一個相位變化的源。這使得基于相位的血管造影噪聲較大。為了在掃頻光源OCT上使用基于相位的血管造影方法，需要減少系統(tǒng)相位噪聲的更復(fù)雜的方法。另一方面，掃頻光源OCT供應(yīng)了幾個相對于光譜OCT的優(yōu)勢，諸如較長的成像范圍、較少的依賴于深度的信號滾降(roll-off)、及較少的由條紋沖蝕(fringe washout)所引起的運動誘導(dǎo)的信號損耗。因此，不取決于相位穩(wěn)定性的血管造影方法可以是完全利用掃頻光源OCT的優(yōu)勢的最佳選擇。由于這個原因，基于幅度的OCT信號分析對于眼睛微脈管成像可為有利的。

一個與微脈管成像中的OCT的應(yīng)用相關(guān)聯(lián)的難點來自于散斑在從體內(nèi)或原位生物樣本所獲得的OCT圖像中的普遍存在。散斑是光波與隨機路徑長度相干求和的結(jié)果，且它經(jīng)常被認(rèn)為是降低OCT圖像質(zhì)量的噪聲源。已發(fā)展各種方法以減少空間域中的散斑，諸如角復(fù)合、光譜復(fù)合、及應(yīng)變復(fù)合。散斑將“椒鹽狀”噪聲添加到OCT圖像，并引發(fā)對可顯著降低對比度的干涉譜的隨機調(diào)制。