[发明专利]一种基于特征空间的三维血流成像方法与系统

说明书

本发明公开了一种基于特征空间的三维血流成像方法与系统。通过采集器收集三维空间内散射信号样本的OCT散射信号；通过分类器结合OCT散射信号和去相关性构建二维特征空间，实现动态血流信号与静态组织的分类，具体包括：采用时间去相关对OCT散射信号计算分析血流和周围组织的相对运动，得到各OCT散射信号的OCTA血流信息；结合OCT散射信号的强度信息和OCTA血流信息，构建强度‑去相关系数二维特征空间，将OCT散射信号投影到空间中；构建分类器空间中对OCT散射信号进行分类；根据分类器的分类结果生成血流造影图。本发明能解决目前单一阈值的强度掩膜对随机噪声带来的伪影的抑制效果不理想的问题，提升血流图像的质量。

技术领域

本发明大体涉及生物医学成像领域，且更具体地涉及与光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography，OCT)和血流成像(OCT Angiography，OCT-A)相关联的血流造影和机器学习方法。

背景技术

血流灌注是衡量生理功能和病理状态的重要指标，目前在临床上常用的血管成像技术需要静脉注射外源性标记物，可能引发的副作用使其不适于对人体血流进行长期的、频繁的跟踪检测。近年来，以光学相干层析技术为基础发展起来的血管造影技术OCTA，以内源性的血流运动代替传统的外源荧光标记物，其非侵入性、无标记的特点，以及对生物组织内的微血管网络进行清晰、可靠的三维成像的能力，使得该技术在被发明以来得到了很快的发展，并在眼底成像和脑皮层血管成像的研究中得到了应用。

为了获取OCTA血流图像，通常需要在生物组织的每个空间位置、以一定的时间间隔进行重复采样(重复的A线扫描或B帧扫描)，每个信号处的运动强度通过分析OCT散射信号的时间动态来进行量化，根据量化得到的运动强度来对血流信号和静态组织信号进行分类。目前已报道的OCTA的血流分类，主要是基于相邻的A线扫描间(或相邻B扫描帧间)的差分、方差或去相关计算。其中基于去相关计算的OCTA血流分类，由于其对于窗口内的多个信号的统计特性的充分利用，因此理论上分类结果的可靠性更高。同时，由于去相关衡量的是相邻B扫描帧间的相似度，因此受整体光源强度变化的影响小。

但是，去相关对于运动对比度的量化效果，对原始的OCT散射信号的噪声水平具有显著的依赖性。随着信号强度的衰减(如在深层组织区域)，随机性噪声将逐渐占据主要成分，也将产生较大的去相关值，带来去相关伪影。基于去相关运算生成的运动对比度无法区分噪声的随机性和血红细胞的运动导致的去相关，因此信噪比较弱的区域容易被误判为血流信号区域，严重影响血流图像的对比度。常见的解决办法是设置一个经验性的强度阈值，生成强度掩膜来去掉所有低信噪比的信号。但是，由于去相关系数和信号强度间存在着复杂的依赖关系，简单的强度掩膜会导致高分类错误率和低运动对比度。

现有的一些OCTA分类方法会受到仿体模型与实际生物组织差异的干扰，不能明显地区分动静态信号的准确分类。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于特征空间的三维血流成像方法与系统，方法中采用去相关运算使得在衡量血流运动方面更有优势，能明显地区分动静态信号的准确分类，且去相关系数和信号强度间的依赖关系也可以为分类提供可靠依据。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一、一种基于特征空间的三维血流成像方法：

一种采集器，用于收集三维空间内散射信号样本的OCT散射信号；

一种分类器，结合OCT散射信号强度与时间去相关性构建二维特征空间，实现动态血流信号与静态组织的分类。

所述的散射信号样本为生物组织样本。

所述用于收集三维空间内散射信号样本的OCT散射信号，包括：对散射信号样本进行三维空间的OCT扫描成像，相同空间位置及其附近位置在T个不同时间点重复采样。