[發明專利]基于特征空間的光學相干層析的三維血流造影方法

有效

• 申請號: 201910097827.1
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109907731B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 李鵬;黃璐哲;付奕銘
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/026
• 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光學相干層析的三維血流造影方法及系統。通過采集器收集三維空間內散射信號樣本的OCT散射信號；通過理論建立的分類器結合OCT散射信號的局部信噪比和去相關系數構建二維特征空間，實現動態血流信號與靜態組織的分類，具體包括：采用一階和零階自協方差對OCT散射信號計算分析，得到各OCT散射信號信噪比和去相關的兩個特征；構建信噪比倒數?去相關系數二維特征空間；基于多元時間序列理論，構建ID空間的線性分類器，去除靜態周圍組織背景。本發明能顯著抑制系統噪聲對血流成像的影響，提高血流圖像的對比度，特別是深層組織的血管可見度，提高血流量化的準確度。

技術領域

本發明大體涉及生物醫學成像領域，且更具體地涉及光學相干層析成像技術(Optical Coherence Tomography，OCT)和光學相干層析血流造影術(OCT Angiography，OCTA)相關聯的血流造影方法和基于時間序列模型的血流分類方法。

背景技術

血流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造影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合對人體血流進行長期的、頻繁的跟蹤檢測以及部分病人的身體狀況。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、腦皮層血管和皮膚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)，通過分析OCT散射信號的時間動態來量化每個位置處的運動強度，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的運動度量指標，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運動度量指標，由于其同時利用信號的強度和相位信息，因此分類結果的可靠性更高，受多普勒角度和光源整體強度變化的影響更小。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，OCTA的血管流動的運動指標，特別是去相關系數的運動指標，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)，隨機噪聲將逐漸占據主要成分，其時變特性與真實血流區域相似，因此導致去相關偽影。在去相關系數運動指標上，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分類方法大多缺少較強的理論支撐，受到模版參數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；或者以復雜的估計量修正信噪比對去相關的影響，運算復雜且無法去除靜態區域導致的背景噪聲。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，針對現有技術的不足，本發明提出了一種基于特征空間的光學相干層析的三維血流造影方法及系統，利用OCT信號的信噪比和去相關特征的，采用多元時間序列模型進行信噪比適應的三維血流成像，能夠精確地區分OCT圖像中血流和混有噪聲的靜態區域。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：

包括采集器步驟，用于收集三維空間內散射信號樣本的OCT散射信號；

包括分類器步驟，結合OCT散射信號的信噪比與去相關系數構建二維特征空間實現動態血流信號與靜態組織的分類，進而實現利用信噪比的修正；

包括成像造影步驟，基于分類器的分類結果生成血流造影圖。

所述的散射信號樣本為生物組織樣本，生物組織樣本例如可以為人和動物皮膚、腦組織、眼睛。