[发明专利]用于利用从多谱段血液流动和灌注成像获取的信号确定血液动力学状态参数的方法、系统和计算机程序产品

说明书

提供了计算元KG信号的方法。所述方法包括：用近红外（NIR）光源和/或可见光光源照射样品内的感兴趣区域；获取感兴趣区域的图像；处理所获取的图像以得到与所获取图像相关联的元数据；以及从与所获取的图像相关联的元数据计算元KG信号。还提供了相关的系统和计算机程序产品。

优先权主张

本申请对2014年10月14日提交的美国临时申请NO.62/063,663和2015年3月20日提交的美国临时申请62/136,010主张优先权，上述申请的公开内容在此以整体引用的方式包含在本文中。

版权保留

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技术领域

本发明概念通常涉及器官和/或组织的可视化，更具体地涉及确定样品中的血液流动和灌注参数。

背景技术

组织和/器官内的血液流动和灌注由二维区域或三维结构上的单位时间传送的血液量定义。血液流动通常涉及在大于小动脉层级的血管（大血管层级）中的单位时间内的流量。灌注通常指代小血管层级内的血液流动，在该层级上当前没有在非侵入式技术下的量化参数。实时地直接测量和量化血液流动和灌注的技术仍然在发展中。

当前有几种成像技术（例如激光多普勒成像（LDI）和激光斑点成像（LSI））可用来测量流体速度的大小和分布。流体速度是展示了流的方向和大小的线性流，但是不管是在小血管层级还是在大血管层级，都没有对流直接进行量化。为了与更为贴近临床的直观概念以及血液流动和灌注的术语联系在一起，可能需要进一步的假设或分析。实际上，通过与合适的流体动力学建模结合，这些关于流体速度测量的成像技术具有同时在实验和人体临床条件下得到血液流动和灌注的量化信息的潜力。在本文中，术语“血液流动”和“灌注”被用来代替技术性更强的术语“流体速度”。

在哺乳动物的物种中，血液流动在心血管系统中并非是常量。实验和临床数据证明，在一个心动周期内血液速度是变化的，这是因为在一个心动周期内，心输出量和主动脉压并非是恒定的。以冠状动脉中的血液流动为例，在心动周期的心脏收缩时相，由于心室心肌收缩，冠状血液流动较低或甚至停止。然而在心脏舒张时相，血液流动相对较高并且达到最大水平。基于具体的解剖学和生理学特性，其它组织和器官内的血液流动和灌注同样受心动周期的影响而变化，但是这些不同的器官系统还具有似乎与心动周期无关的血液流动和灌注的状态。当前对血液流动和灌注进行评价的技术在这些组织和器官系统中无法作出区分，并因此可能有对这些技术进行改进的期望。

发明内容

本发明概念的一些实施例提供了用于计算元KG信号的方法。该方法包括用至少一个光源照射样品内的感兴趣区域，其中光源为近红外（NIR）光源和/或可见光光源；获取感兴趣区域的图像；处理所获取的图像以得到与所获取图像相关联的元数据；以及从与所获取的图像相关联的元数据计算元KG信号。

在进一步的实施例中，元KG信号可以从原始图像或灌注图像得出。

在还进一步的实施例中，该方法可以还包含利用计算得到的元KG信号获取血液流动和灌注数据。计算元KG信号可进一步包含通过下列方式从所获取的图像生成元KG信号：处理所获取的图像而得到对比图像并且计算感兴趣区域内的对比图像平均对比强度与时间的关系。该方法可进一步包含通过分析平均强度与时间的关系的频率分量，从感兴趣区域内的平均强度与时间的关系计算心率和脉动信息中的至少一个。该方法可进一步包含：根据平均强度与时间的关系的频率分量在异常与正常组织之间作出区分；以及指示与基础的生理响应相关的异常性程度。

在一些实施例中，该方法进一步包含从心率提取心率变异性（HRV）信息，所述心率从感兴趣区域内的平均对比强度与时间的关系计算得到。