[发明专利]一种基于两阶段空间映射的组织血氧成像检测方法

权利要求书

1.一种基于两阶段空间映射的组织血氧成像检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据组织的解剖学特征和个体影像学数据，构建组织模型，并确定组织结构参数，若没有个体影像学数据，则需对组织结构参数的可变范围进行设定，其中，组织结构参数包括组织的区域大小、厚度及分层；

S2、确定组织中含有物质的种类，并对各物质种类的光学参数可变范围进行设定，其中，组织中含有物质包括：含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白、水和脂肪，所述光学参数包括吸收系数、散射系数、折射率和各向异性参数，并对光学特性参数保留1％～20％的扰动范围；

S3、通过蒙特卡洛仿真的方式，对组织模型进行反射式光学成像模拟，得到不同血氧含量条件下，组织结构参数以及各物质种类的光学参数在可变范围内各种组合对应的组织全光谱信息，至此构建得到第一阶段从低维的血氧含量到高维的组织结构参数和各物质种类的光学参数的映射数据集；

S4、基于照明光源的光谱分布以及相机RGB通道的光谱响应特性，得到高维光谱数据到低维RGB通道的映射数据集，其中，所述RGB通道包括R通道、G通道和B通道；

S5、采用流形降维算法，以血氧饱和度作为主参数，对高维光谱数据进行降维处理，并构建第一核函数，进一步实现降维后数据集与低维RGB通道数据集的映射；

S6、基于L1范数优化算法，分别得到RGB三个通道的第一核函数的逆运算映射关系，至此完成第二阶段高维到低维的映射，以得到血氧饱和度的估计值；

S7、实时获取术中组织区域监控视频，并基于步骤S6得到的逆运算映射关系，实时转换得到血氧含量的检测图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于两阶段空间映射的组织血氧成像检测方法，其特征在于，所述步骤S1中组织模型至少包括两层：第一层为组织边界外的空气层，第二层为组织层。

3.根据权利要求1所述的一种基于两阶段空间映射的组织血氧成像检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31、以一组包含不同波长且数目一定的光子作为入射光源，设定光子的初始权重为1，之后执行步骤S32，开始模拟光子在组织模型中传播的过程；

S32、使光子从上方垂直进入组织模型；

S33、计算光子的补偿以及下一个传输位置坐标；

S34、光子与组织模型发生吸收作用，使得光子权重衰减；

S35、光子与组织模型发生散射作用，使得光子传播方向发生改变；

S36、当光子权重衰减至0或者光子逸出组织模型，则认为光子已消亡，终止模拟过程；

S37、统计组织模型入射侧各波长下光子的数量，获得组织模型在不同光波长下的反射光谱分布，根据组织模型中光学特性参数的可变范围进行多次模拟过程，最终得到具有一定变化范围区间的组织模型的反射光谱。

4.根据权利要求3所述的一种基于两阶段空间映射的组织血氧成像检测方法，其特征在于，所述步骤S4具体是分别获取照明光源的光谱功率分布以及相机的光谱敏感曲线，以计算得到组织模型各空间位置处经相机拍摄获得的RGB三通道光强值组合，即得到高维光谱数据到低维RGB通道的映射数据集。