[發明專利]一種基于特征空間的三維血流成像方法與系統

有效

• 申請號: 201810495645.5
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108670239B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 李鵬;陳瑞祥
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61B5/026
• 分類號: A61B5/026;G06T11/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于特征空間的三維血流成像方法與系統。通過采集器收集三維空間內散射信號樣本的OCT散射信號；通過分類器結合OCT散射信號和去相關性構建二維特征空間，實現動態血流信號與靜態組織的分類，具體包括：采用時間去相關對OCT散射信號計算分析血流和周圍組織的相對運動，得到各OCT散射信號的OCTA血流信息；結合OCT散射信號的強度信息和OCTA血流信息，構建強度?去相關系數二維特征空間，將OCT散射信號投影到空間中；構建分類器空間中對OCT散射信號進行分類；根據分類器的分類結果生成血流造影圖。本發明能解決目前單一閾值的強度掩膜對隨機噪聲帶來的偽影的抑制效果不理想的問題，提升血流圖像的質量。

技術領域

本發明大體涉及生物醫學成像領域，且更具體地涉及與光學相干層析成像技術(Optical Coherence Tomography，OCT)和血流成像(OCT Angiography，OCT-A)相關聯的血流造影和機器學習方法。

背景技術

血流灌注是衡量生理功能和病理狀態的重要指標，目前在臨床上常用的血管成像技術需要靜脈注射外源性標記物，可能引發的副作用使其不適于對人體血流進行長期的、頻繁的跟蹤檢測。近年來，以光學相干層析技術為基礎發展起來的血管造影技術OCTA，以內源性的血流運動代替傳統的外源熒光標記物，其非侵入性、無標記的特點，以及對生物組織內的微血管網絡進行清晰、可靠的三維成像的能力，使得該技術在被發明以來得到了很快的發展，并在眼底成像和腦皮層血管成像的研究中得到了應用。

為了獲取OCTA血流圖像，通常需要在生物組織的每個空間位置、以一定的時間間隔進行重復采樣(重復的A線掃描或B幀掃描)，每個信號處的運動強度通過分析OCT散射信號的時間動態來進行量化，根據量化得到的運動強度來對血流信號和靜態組織信號進行分類。目前已報道的OCTA的血流分類，主要是基于相鄰的A線掃描間(或相鄰B掃描幀間)的差分、方差或去相關計算。其中基于去相關計算的OCTA血流分類，由于其對于窗口內的多個信號的統計特性的充分利用，因此理論上分類結果的可靠性更高。同時，由于去相關衡量的是相鄰B掃描幀間的相似度，因此受整體光源強度變化的影響小。

但是，去相關對于運動對比度的量化效果，對原始的OCT散射信號的噪聲水平具有顯著的依賴性。隨著信號強度的衰減(如在深層組織區域)，隨機性噪聲將逐漸占據主要成分，也將產生較大的去相關值，帶來去相關偽影。基于去相關運算生成的運動對比度無法區分噪聲的隨機性和血紅細胞的運動導致的去相關，因此信噪比較弱的區域容易被誤判為血流信號區域，嚴重影響血流圖像的對比度。常見的解決辦法是設置一個經驗性的強度閾值，生成強度掩膜來去掉所有低信噪比的信號。但是，由于去相關系數和信號強度間存在著復雜的依賴關系，簡單的強度掩膜會導致高分類錯誤率和低運動對比度。

現有的一些OCTA分類方法會受到仿體模型與實際生物組織差異的干擾，不能明顯地區分動靜態信號的準確分類。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出了一種基于特征空間的三維血流成像方法與系統，方法中采用去相關運算使得在衡量血流運動方面更有優勢，能明顯地區分動靜態信號的準確分類，且去相關系數和信號強度間的依賴關系也可以為分類提供可靠依據。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：

一、一種基于特征空間的三維血流成像方法：

一種采集器，用于收集三維空間內散射信號樣本的OCT散射信號；

一種分類器，結合OCT散射信號強度與時間去相關性構建二維特征空間，實現動態血流信號與靜態組織的分類。

所述的散射信號樣本為生物組織樣本。

所述用于收集三維空間內散射信號樣本的OCT散射信號，包括：對散射信號樣本進行三維空間的OCT掃描成像，相同空間位置及其附近位置在T個不同時間點重復采樣。