[发明专利]一种基于成分分析的散斑血流成像方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于成分分析的散斑血流成像方法和装置，对原始血流散斑信号进行成分分析，分离出血流光强信号和组织光强信号，计算出成像参量，并作为二维血流分布图的灰度值，建立样品的二维血流分布图。本方法具有非入侵、无需注射造影剂、无损害等诸多优点，可用于活体小动物样品，如小鼠、鱼胚胎等的血流成像，这对于部分血流疾病的病理诊断和分析具有重大的应用前景。本装置成本低廉、对样品无伤害，能快速实现血流成像，且成像精度高，可用于血流监测；采用了透射式成像系统，能够具有更深的成像深度；引入了长焦距远心镜头，使得处于深位置的血流位于景深范围内，相机能采集清晰的像，具有较高的空间分辨率。

技术领域

本发明涉及生物组织光学血流成像领域，具体是指一种基于成分分析散斑血流成像方法和装置。

背景技术

激光散斑血流成像属于光学成像技术领域，通过采集生物组织的散斑信号来获取血流信息，无需注射造影剂和机械扫描，即可获得全场的血流分布图，具有无损、非接触成像等优势。目前，激光散斑血流成像技术已经成功运用到脑皮层、皮肤、眼睛视网膜等组织的血流成像和监测，对于部分血流疾病的病理诊断和分析具有重要意义。

散斑血流成像方法通常以相同的曝光时间和帧间隔时间连续采集N帧大小为P＊L的散斑图像，然后根据处理方法分为以下三种：空间衬比成像法，利用W×W大小的移动窗口计算衬比值，以计算结果作为移动窗口中心像素点的灰度值重建二维血流分布图；时间衬比成像法，利用每个像素点沿时间序列对应的N个光强值来计算衬比值，以计算结果作为该像素点的灰度值来重建二维血流分布图；时空联合衬比成像法：利用空间和时间结合的方法，具体是让第M+1帧图像减去前M帧原始散斑图像在时间序列上的均值，再进行空间衬比成像，从而重建血流分布图。

空间衬比成像法：例如中国发明专利CN1391869A“利用激光散斑成像仪检测肠细膜上微循环血流时空响应特性的方法”，该方法的主要缺点是图像空间分辨率较低。时间衬比成像法：例如中国发明专利CN1792323A“一种经颅脑血流高分辨率成像方法及其装置”，该方法的主要缺点是图像时间分辨率较低，容易受图像抖动的影响。时空联合衬比成像法：中国发明专利CN101485565A“一种激光散斑血流成像分析方法”和中国发明专利CN102429650A“一种激光散斑血流成像衬比分析方法”，这两种方法都是利用空间衬比成像和时间衬比成像结合的方法提高成像的空间分辨率和时间分辨率，但是存在算法运算量过大、速度较慢的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于成分分析的散斑血流成像方法和装置，对原始血流散斑信号进行成分分析，分离出血流光强信号和组织光强信号，计算出成像参量，并作为二维血流分布图的灰度值，建立样品的二维血流分布图，与散斑衬比成像方法相比，只需利用2张原始血流图像，即可重建出血流分布图，能够有效解决时空分辨率低和运算量大等问题。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种基于成分分析的散斑血流成像方法，包括以下步骤：

用激光射向被测样品，并透射出原始血流散斑信号；

采集包含血流光强信号和组织光强信号的原始血流散斑信号，并沿时间序列排列；

对原始血流散斑信号进行成分分析，得到由运动红细胞产生的血流光强信号和由背景组织产生的组织光强信号；

计算出血流分布图的每一像素点的成像参量；

利用上述步骤依次得到各行像素的成像参量，并作为二维血流分布图的灰度值，建立样品的二维血流分布图。