[發(fā)明專利]一種基于多維度特征空間的光學(xué)相干血流造影方法與系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010962092.7
• 申請(qǐng)日: 2020-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN112057049B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鵬;李花坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/00
• 分類號(hào): A61B5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種基于多維度特征空間的光學(xué)相干血流造影方法與系統(tǒng)。收集三維空間內(nèi)散射信號(hào)樣本的OCT散射信號(hào)；通過分類器結(jié)合形態(tài)特征、OCT散射信號(hào)的信噪比倒數(shù)、去相關(guān)系數(shù)構(gòu)建三維特征空間，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)血流信號(hào)與靜態(tài)組織信號(hào)的分類；包括：采用一階和零階自協(xié)方差對(duì)OCT散射信號(hào)處理得到信噪比倒數(shù)和去相關(guān)系數(shù)；構(gòu)建信噪比倒數(shù)?去相關(guān)系數(shù)特征空間；確定靜態(tài)信號(hào)分布的上界及動(dòng)態(tài)信號(hào)分布的下界，據(jù)此將信噪比倒數(shù)?去相關(guān)系數(shù)特征空間分成三個(gè)區(qū)域；采用形態(tài)掩膜提取過渡區(qū)域中的動(dòng)態(tài)信號(hào)；結(jié)合動(dòng)態(tài)區(qū)域的信號(hào)和過渡區(qū)域提取出的動(dòng)態(tài)信號(hào)得到分類結(jié)果，生成血流造影結(jié)果。本發(fā)明能顯著抑制噪聲帶來的偽影問題，提高血流和背景對(duì)比度，改善血管連續(xù)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體涉及生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，且更具體地涉及與光學(xué)相干層析成像技術(shù)(Optical Coherence Tomography，OCT)和血流成像(OCT Angiography，OCTA)相關(guān)聯(lián)的血流造影和基于形態(tài)特征、OCT散射信號(hào)的信噪比倒數(shù)、去相關(guān)系數(shù)三維特征空間的分類器。

背景技術(shù)

血流灌注是衡量生理功能和病理狀態(tài)的重要指標(biāo)，目前在臨床上常用的血管成像技術(shù)需要靜脈注射外源性標(biāo)記物，可能引發(fā)的副作用使其不適于對(duì)人體血流進(jìn)行長(zhǎng)期的、頻繁的跟蹤檢測(cè)。近年來，以光學(xué)相干層析技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的血管造影技術(shù)OCTA，以內(nèi)源性的血流運(yùn)動(dòng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的外源熒光標(biāo)記物，其非侵入性、無標(biāo)記的特點(diǎn)，以及對(duì)生物組織內(nèi)的微血管網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行清晰、可靠的三維成像的能力，使得該技術(shù)在被發(fā)明以來得到了很快的發(fā)展，并在眼底成像和腦皮層血管成像的研究中得到了應(yīng)用。

為了獲取OCTA血流圖像，通常需要在生物組織的每個(gè)空間位置、以一定的時(shí)間間隔進(jìn)行重復(fù)采樣(重復(fù)的A線掃描或B幀掃描)，每個(gè)信號(hào)處的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度通過分析OCT散射信號(hào)的時(shí)間動(dòng)態(tài)來進(jìn)行量化，根據(jù)量化得到的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度來對(duì)血流信號(hào)和靜態(tài)組織信號(hào)進(jìn)行分類。目前已報(bào)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(guān)計(jì)算。其中基于去相關(guān)計(jì)算的OCTA血流分類，由于其對(duì)于窗口內(nèi)的多個(gè)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性的充分利用，因此理論上分類結(jié)果的可靠性更高。同時(shí)，由于去相關(guān)衡量的是相鄰B掃描幀間的相似度，因此受整體光源強(qiáng)度變化的影響小。

但是，去相關(guān)對(duì)于運(yùn)動(dòng)對(duì)比度的量化效果，對(duì)原始的OCT散射信號(hào)的噪聲水平具有顯著的依賴性。隨著信號(hào)強(qiáng)度的衰減(如在深層組織區(qū)域)，隨機(jī)性噪聲將逐漸占據(jù)主要成分，也將產(chǎn)生較大的去相關(guān)值，帶來去相關(guān)偽影。基于去相關(guān)運(yùn)算生成的運(yùn)動(dòng)對(duì)比度無法區(qū)分噪聲的隨機(jī)性和血紅細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的去相關(guān)，因此信噪比較弱的區(qū)域容易被誤判為血流信號(hào)區(qū)域，嚴(yán)重影響血流圖像的對(duì)比度。常見的解決辦法是設(shè)置一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的強(qiáng)度閾值，生成強(qiáng)度掩膜來去掉所有低信噪比的信號(hào)。但是，由于去相關(guān)系數(shù)和信號(hào)強(qiáng)度間存在著復(fù)雜的依賴關(guān)系，簡(jiǎn)單的強(qiáng)度掩膜會(huì)導(dǎo)致高分類錯(cuò)誤率和低運(yùn)動(dòng)對(duì)比度。

已有的基于信噪比倒數(shù)-去相關(guān)系數(shù)(inverse SNR-decorrelation，ID)特征空間的方法以靜態(tài)信號(hào)在ID空間分布的3σ邊界作為分類邊界。ID-OCTA算法雖然能去除大部分靜態(tài)區(qū)域，但是將在ID空間和靜態(tài)信號(hào)重疊的動(dòng)態(tài)信號(hào)一同去除，影響了血流相對(duì)背景噪聲的對(duì)比度以及血管的連續(xù)性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的問題，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種基于形態(tài)特征、OCT散射信號(hào)的信噪比倒數(shù)、去相關(guān)系數(shù)(shape-inverse SNR-decorrelation，SID)特征空間的光學(xué)相干血流造影方法(SID-OCTA)，能夠精確區(qū)分OCTA圖像中的血流區(qū)域和混有噪聲的靜態(tài)區(qū)域。本發(fā)明能顯著抑制噪聲帶來的偽影問題，提高血流和背景對(duì)比度，改善血管連續(xù)性。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一、一種基于多維度特征空間的光學(xué)相干血流造影方法：

一種采集器，用于收集三維空間內(nèi)散射信號(hào)樣本的OCT散射信號(hào)；