[發明專利]基于復數互相關的微血管光學造影及抖動補償方法與系統

有效

• 申請號: 201410837645.0
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104523233A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 李鵬;丁志華;郭立;潘聰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明涉及光學相干層析成像技術(Optical?Coherence?Tomography，OCT)以及微血管光學造影成像技術，尤其涉及一種基于復數互相關的微血管光學造影及抖動補償方法與系統。

技術背景

OCT成像技術是一種具有臨床價值的新型低相干成像技術，近幾年來，它憑借其非接觸性，非侵害性，高靈敏度以及高分辨率等優點，被眾多國內外科研團隊深入研究。OCT主要通過探測由于生物樣品光學不均勻性所導致的背向散射光光強的變化來獲得樣品的結構圖像，然而多數情況下，尤其在疾病的早期階段，正常的生物組織和病變的生物組織間散射特性的區別很小且難以檢測，因此，這種單一成像機制在臨床應用上存在許多局限性。為了發掘能反映除了生物樣品組織結構之外，更多其他生理信息的對比機制，功能拓展型的OCT技術得到了蓬勃發展。

大多數疾病的發生與血管的病變息息相關，因此，如果能夠實時監測血管的狀態，便有可能實現疾病的早期控制。微血管光學造影作為一種能實時地從靜態組織背景中高精度提取血流信號的新型技術得到了格外重視，并在眼底血流成像和腦皮層血流成像領域取得了成功。然而，在活體成像過程中，生物體的自發呼吸、心跳等生理活動會造成組織的整體抖動，進而導致最終血管圖像的對比度下降。這種組織整體抖動一般有兩種表現形式，一是由較大抖動導致的圖像整體錯移，二是由微小抖動導致的相位整體擾動。因此，如何抑制組織抖動所造成的相位整體擾動和圖像整體錯移是當前微血管光學造影成像技術的研究重點之一。

目前的微血管光學造影成像技術，大致可以分為兩大類，一類基于差分算法，一類基于互相關算法。基于差分的微血管光學造影，主要通過對樣品相同空間位置或聚焦光斑具有一定的空間相關性的位置的、具有一定時間間隔的OCT復解析數據作差分運算，來實現靜態背景信號的抑制和動態血流信號的提取，具有很高的靈敏度。其差分算法又可以進一步細分為復數差分算法和強度差分算法。相較于強度差分，復數差分具有更高的靈敏度和對比度，但同時也因為對相位極度靈敏，很容易受相位整體擾動的影響，因此需要額外的復雜的算法來補償相位，大大增加了計算機的運算工作量，不利于實時成像。此外，基于差分的微血管光學造影還存在一個問題：由于光在組織中傳播時，其強度隨深度呈指數遞減，因此淺層殘留的靜態背景信號強度，與深層的動態血流信號強度相當，從而導致最終的en?face投影圖上的血管會被靜態背景掩蓋，降低了圖像對比度。基于互相關的微血管光學造影，較好的解決了這個問題，該技術主要通過分析樣品相同空間位置或聚焦光斑具有一定的空間相關性的位置的、具有一定時間間隔的OCT復解析數據間的相關程度，來實現低相關度的血流信號與高相關度的背景信號分離的目的，因此對殘留的靜態的組織結構有很好的抑制作用。目前運用最廣泛的是基于強度互相關的微血管光學造影，該方法對相位不敏感，因此不用考慮實際成像中，相位整體擾動帶來的問題，但同時也因為舍棄了OCT復解析數據中的相位信息，導致最終血流圖像的靈敏度和對比度都不是很高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于復數互相關的微血管光學造影及抖動補償方法與系統。本發明：1)利用OCT，以一定時間間隔，對同一空間位置或聚焦光斑具有一定的空間相關性的位置進行多次重復成像，一般采用線間重復(inter-line)、幀間重復(inter-frame)、體間重復(inter-volume)等形式。2)對OCT復解析數據進行互相關分析，矯正由于組織抖動造成的圖像整體錯移。3)對OCT復解析數據進行互相關分析，提取局部血流信號。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：

一種基于復數互相關的微血管光學造影及抖動補償方法:

1)在OCT系統中，通過同步控制掃描振鏡與圖像探測采集的驅動電路，實現以一定時間間隔，對同一空間位置或聚焦光斑具有一定的空間相關性的位置進行多次重復成像；所述OCT系統包括光譜域OCT系統和掃頻光源OCT系統；所述的重復成像包括線間重復(inter-line)、幀間重復(inter-frame)和體間重復(inter-volume)。

2)對相同空間位置或聚焦光斑具有一定的空間相關性的位置的、具有一定時間間隔的OCT復解析數據進行互相關分析，估計并補償圖像的整體錯移量。此時，復數互相關運算在包含圖像特征區域的空間窗口內進行，當存在由于組織抖動而造成的圖像整體錯移時，窗口內的互相關值偏小，通過連續改變圖像間的整體錯移量，使窗口內的互相關值最大化，從而實現圖像整體錯移的補償。