[发明专利]基于特征空间的光学相干层析的三维血流造影方法

说明书

本发明公开了一种基于特征空间的光学相干层析的三维血流造影方法及系统。通过采集器收集三维空间内散射信号样本的OCT散射信号；通过理论建立的分类器结合OCT散射信号的局部信噪比和去相关系数构建二维特征空间，实现动态血流信号与静态组织的分类，具体包括：采用一阶和零阶自协方差对OCT散射信号计算分析，得到各OCT散射信号信噪比和去相关的两个特征；构建信噪比倒数‑去相关系数二维特征空间；基于多元时间序列理论，构建ID空间的线性分类器，去除静态周围组织背景。本发明能显著抑制系统噪声对血流成像的影响，提高血流图像的对比度，特别是深层组织的血管可见度，提高血流量化的准确度。

技术领域

本发明大体涉及生物医学成像领域，且更具体地涉及光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography，OCT)和光学相干层析血流造影术(OCT Angiography，OCTA)相关联的血流造影方法和基于时间序列模型的血流分类方法。

背景技术

血流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造影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合对人体血流进行长期的、频繁的跟踪检测以及部分病人的身体状况。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、脑皮层血管和皮肤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)，通过分析OCT散射信号的时间动态来量化每个位置处的运动强度，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的运动度量指标，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运动度量指标，由于其同时利用信号的强度和相位信息，因此分类结果的可靠性更高，受多普勒角度和光源整体强度变化的影响更小。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，OCTA的血管流动的运动指标，特别是去相关系数的运动指标，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)，随机噪声将逐渐占据主要成分，其时变特性与真实血流区域相似，因此导致去相关伪影。在去相关系数运动指标上，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分类方法大多缺少较强的理论支撑，受到模版参数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；或者以复杂的估计量修正信噪比对去相关的影响，运算复杂且无法去除静态区域导致的背景噪声。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于特征空间的光学相干层析的三维血流造影方法及系统，利用OCT信号的信噪比和去相关特征的，采用多元时间序列模型进行信噪比适应的三维血流成像，能够精确地区分OCT图像中血流和混有噪声的静态区域。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

包括采集器步骤，用于收集三维空间内散射信号样本的OCT散射信号；

包括分类器步骤，结合OCT散射信号的信噪比与去相关系数构建二维特征空间实现动态血流信号与静态组织的分类，进而实现利用信噪比的修正；

包括成像造影步骤，基于分类器的分类结果生成血流造影图。

所述的散射信号样本为生物组织样本，生物组织样本例如可以为人和动物皮肤、脑组织、眼睛。