[发明专利]激光散斑图像的各向异性处理

说明书

政府支持

本发明是在由美国国家卫生研究院授予的资助UL1RR025005和R21EB012829-01A1的政府支持下作出的。政府对本发明拥有一定的权利。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年9月26日提交的美国临时专利申请No.61/539,042的权益，该美国临时专利申请全部以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及医学成像。更具体地，本发明涉及一种激光散斑成像的方法。

背景技术

激光散斑对比度成像（LSCI）是在没有引入任何外源造影剂的情况下用于可视化血管和血流的非扫描的宽领域的技术。它被广泛地用于神经科学研究。将相干照明入射到活组织引起称为散斑的干涉图案。当该散斑图案被拍摄时，红血细胞在血管内的运动在成像相机的曝光时间内产生模糊效果。这种模糊可以使用如下表达式用在每一个像素P₀(x₀,y₀,n₀)处的称为激光散斑对比度（K）的量被量化：

K(P0)=σN(P0)μN(P0)]]>

其中，和分别是在P₀的定义的局部邻域N(P₀)中的所有的像素的强度的标准偏差和平均值；并且，(x₀,y₀,n₀)表示图像的空间(x-y)平面中的像素的位置和顺序地获取的图像帧的数量n。传统上，专门在空间域（本文中称为sLSCI）中或专门在时域（本文中称为tLSCI）中选择N。tLSCI通过降低时间分辨率来优化空间分辨率，而sLSCI通过降低空间分辨率来优化时间分辨率。

因为传统的散斑对比度处理方案使用在空间域中各向同性的像素邻域（通常是正方形的像素），所以使血流速度的精确表示混杂。这是因为血流速度沿着血管的直径急剧变化。但是，在具有小于约200微米的直径的血管内的血流沿着这些血管的轴向方向有序地排列。血管的轴向方向被明确为平行于中心线的方向且垂直于考虑的血管的直径。此外，沿着轴向方向的血流速度的变化是最小的。因此，期望散斑模糊显示方向灵敏度，允许优先处理沿血流的方向的散斑数据，从而防止空间分辨率的损失或信号的任何径向混杂。此外，这允许减少时域中的邻域的大小，同时仍保持邻域中的足够的像素，以获得对局部K值的可靠的估计，从而显著地提高时间分辨率。之前报道了利用各向同性方法去解决空时分辨率的问题的技术。时间平均空间散斑对比度计算（在本文中，称为t_avgsLSCI）和空间平均时间散斑对比度计算（在本文中，称为s_avgtLSCI）分别在时间和空间域中通过平滑sLSCI和tLSCI图像来实现鲁棒性。三维空时处理（在本文中，称为stLSCI）使用空时域中的长方体的像素作为计算局部K值的邻域。

因此，提高可以同时实现高空间分辨率和高时间分辨率的系统和方法将是有利的，从而可以在微血管的水平监视快速的流动变化，或者，相反地，相称地降低图像采集时间。提供在使用沿着时间尺度的几个帧的同时在每一个像素处计算沿着血流的估计方向的局部散斑对比度的系统和方法也将是有利的，由此，保持空时域中的窗口为二维。

发明内容