[发明专利]基于全空间调制谱分割角度复合的微血管造影方法与系统

说明书

本发明公开了一种基于全空间调制谱分割角度复合的微血管造影方法与系统。结合光学相干层析技术的三维空间分辨能力和动态散射技术的运动识别能力，实现无标记的三维光学微血管造影。利用空间频率域的横向扫描调制谱编码不同入射角度的探测光，通过分割调制谱获得入射角度分辨的相互独立的血管造影子图，实现多个空间角度复合的微血管造影图。通过在深度(z)域去除共轭镜像，重构复数值的OCT干涉光谱，在空间频率域得到全空间的调制谱，避免调制谱共轭镜像的干扰。本发明中的空间角度复合技术可以增强血管造影的对比度；空间频率域的全空间技术提供最大化的调制谱带宽和对比度增强效果；多个角度分辨的探测技术可以实现血流绝对流速的测量。

技术领域

本发明涉及光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography，OCT)以及在此基础之上的无标记三维光学微血管造影技术(OCT Angiography,Angio-OCT)，尤其涉及基于全空间调制谱分割角度复合的微血管造影方法与系统。

技术背景

OCT技术是自从上世纪90年代以后逐步发展起来的在生物医学领域具有重大应用价值的一种新型成像技术。凭借着无标记物、非侵入性、非接触性、高成像分辨率和高探测灵敏度等优点，它吸引着越来越多的国内外科研工作者更加深入地对其进行研究，目前在医学临床中得到了广泛应用。OCT技术主要依据所探测到的由于生物样品的光学不均匀性所导致的样品背向散射光光强变化，获取样品内部的反射率信息，进而重构出样品的断层结构图像。然而通常在疾病的早期阶段，由于正常的和病变的生物组织间光散射特性的差异性较小，运用传统的结构型OCT较难加以检测并区分，故而在临床应用上其存在诸多的局限性。为了能够获得除生物样品组织形态结构之外更多的生理信息，功能型OCT技术得到了开发并广泛应用。

诸多的疾病(如青光眼、老年黄斑病变等眼底疾病，脑中风等脑疾病)与血流灌注的病态变化存在密切的相关性。如若能够实时监测病人血管的变化，并提供血管的三维影像，对该类疾病的早期诊断和控制具有重要的意义。Angio-OCT技术是一项具有巨大前景的可有助于血管疾病诊断的工具，其能够较好的区分静态的组织和动态的血流信号，实现了OCT在获取血管内血流信息方面的功能性拓展。相较于传统的造影技术，其优势体现在无需注入显影剂和利用X射线，并结合前面所述OCT技术的特点，能够实现微血管三维深度分辨的高对比度的成像。通常，血流对比度的模型建立是运用数学的手段分析光散射信号的时间统计特性，并用阈值分割动态的血流信号和静态的组织背景信号来实现的。然而由于动态和静态信号统计曲线之间存在重叠，导致动态和静态信号分割错误，血流对比度受到抑制。因此，采取有效的方法提高造影图的血流对比，有助于更加清晰地解释说明图像的特征。

基于Angio-OCT信号的时间统计特性研究得出：多个独立的血管造影子图的平均可以提高造影的对比度。参照一些消除散斑的方法，可以通过波长多样性、角度多样性和偏振多样性等方法来获取独立的造影子图。Jia等人提出了一种类似于波长多样性的光谱分割Angio-OCT方法。该方法将OCT干涉信号的全波长光谱分割成不同的子光谱，每个子光谱可产生独立的造影子图，通过复合形成新的血管造影图。然而相对于原来的全光谱，每个子光谱带宽变窄，导致图像的轴向分辨率下降。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了基于全空间调制谱分割角度复合的微血管造影方法与系统。

基于全空间调制谱分割角度复合的微血管造影方法，具体包括以下步骤：

1)通过在OCT深度(z)域去除共轭镜像，重构复数值的干涉光谱，在空间频率域得到全空间的横向扫描调制谱；

2)利用空间频率域的横向扫描调制谱编码不同入射角度的探测光，通过分割调制谱获得入射角度分辨的相互独立的OCT干涉子光谱；

3)结合2)中的调制谱分割技术与光学微血管造影技术，得到基于横向扫描调制谱分割的多个角度分辨的独立的血管造影子图；