[发明专利]一种手术显微镜用术中血流成像方法、装置

说明书

本发明涉及一种手术显微镜用术中血流成像方法、装置，该方法包括如下步骤：S1、使用手术显微镜连续采集T帧原始散斑图像；S2、对于原始散斑图像中的任意一个像素点，使用空间‑时间窗像素点灰度数据构建初始反射光强矩阵；S3、基于初始反射光强矩阵获取对应像素点的单次和多次散射光强二阶中心矩；S4、遍历所有像素点，重复S2～S3；S5、基于单次和多次散射光强二阶中心矩计算各个像素点的单次和多次散射部分的衬比度值，并排列组成表征表层相对血流速度的单次散射衬比度图像以及表征深部相对血流速度的多次散射衬比图像。与现有技术相比，本发明将表层和深部血流信息分离，可以消除或降低部分生理性运动产生的成像伪迹。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其是涉及一种手术显微镜用术中血流成像方法。

背景技术

手术显微镜是一种重要的现代医疗设备，它的出现扩大了人眼的视觉范围，使临床医生更容易观察到各种病变。手术显微镜凭借其广泛的放大倍率选择、良好的照明、精密的机械结构、灵活的控制系统等优势，在神经外科、耳鼻喉科、牙科、眼科等领域得到了广泛的应用。传统手术显微镜仅能提供组织结构信息，无法实时获取血流血氧等生理功能信息，限制了其在精准手术中的应用。

激光散斑衬比成像(laser speckle contrast imaging，LSCI)作为一种简单且低成本的方法，可以获取整个视野的二维血流灌注图，并实时提供血流变化的动态描述，因此可以用作术中血流监测工具。目前临床已经使用静脉注射吲哚菁绿染料并结合荧光成像获得肿瘤和脉管系统血流的可视化影像，但该技术受制于染料注射代谢周期影响，且易出现假阳性的结果。与荧光成像相比，LSCI无需造影剂，因此可以在手术期间的任何时候按需使用。

传统LSCI通过计算衬比图像获得血流灌注的图像，其理论基础是成像信号来源是单次散射。在实际组织成像中，记录到的信号同时包含单次散射和多次散射光子，传统方法无法实现单次和多次散射光强的统计分离，亦无法获得术中组织表层和深层血管血流信息。若能实现分离，将显著提高手术显微镜在肿瘤等精准手术应用中的作用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种手术显微镜用术中血流成像方法、装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种手术显微镜用术中血流成像方法，该方法包括如下步骤：

S1、使用搭载了相干激光照明模块的手术显微镜连续采集T帧原始散斑图像；

S2、对于T帧原始散斑图像中的任意一个像素点，使用N×T的空间-时间窗像素点灰度数据构建初始反射光强矩阵，其中N为N₁×N₂的空间窗，N₁、N₂分别为空间窗横向、纵向像素点的个数，N＜T；

S3、基于初始反射光强矩阵获取对应像素点的单次散射光强二阶中心距和多次散射光强二阶中心矩；

S4、依次遍历原始散斑图像中的所有像素点，重复步骤S2～S3；

S5、基于单次散射光强二阶中心距和多次散射光强二阶中心矩分别计算各个像素点的单次和多次散射部分的衬比度值，并按照像素点位置排列组成表征表层相对血流速度的单次散射衬比度图像以及表征深部相对血流速度的多次散射衬比图像。

优选地，步骤S1中相干激光照明模块的激光束均匀照射在被观察的术中对象上。

优选地，步骤S2中构建初始反射光强矩阵的具体方式包括：

对于待构建初始反射光强矩阵的像素点，对T帧原始散斑图像分别进行大小为N₁×N₂空间窗像素点灰度数据采样得到T个空间窗灰度矩阵；

将T个空间窗灰度矩阵分别转换为列向量；