[发明专利]基于血管内超声-光声-OCT的联合成像方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于血管内超声‑光声‑OCT的联合成像方法及系统，该方法包括对血管横截面划分，将每份划分区域转换到极坐标系中；获取在血管腔内每份区域每个测量点的超声回波信号、光声信号和OCT干涉信号，并对获取的信号均进行能量归一化处理；计算处理后信号的方差贡献率，并根据方差贡献率计算每个处理后信号的融合系数；根据融合系数将处理后信号融合确定融合图像的极坐标视图，将极坐标视图转换到直角坐标系中得到血管横截面的超声‑光声‑OCT联合图像。本发明提供的方法或者系统能够直接对原始超声回波信号、光声信号及OCT干涉信号进行信号级的融合，有效保留了具有诊断参考价值的有用信息，实时显示双模态或者三模态的联合图像。

技术领域

本发明涉及医学成像技术领域，特别涉及一种基于血管内超声-光声-OCT的联合成像方法及系统。

背景技术

血管内超声(Intravascularultrasound,IVUS)成像采用超声波脉冲(常用频率为20～50MHz，为了避免生物效应，超声波功率一般是5～10mW/cm²)在血管腔内周向旋转扫描，当超声波遇到不同组织之间的分界面时，会产生反射回波，其中包含了不同组织的位置和结构信息。IVUS具有无电离辐射和组织穿透力强等优点，已普遍应用于血管病变，特别是动脉粥样硬化性疾病的临床诊断和介入治疗中。但是IVUS图像的分辨率通常较低，对粥样硬化斑块组织的精确分型提供的信息有限。

动脉粥样硬化斑块的光散射系数和各向异性因子与正常血管壁组织存在明显区别，且不同深度的组织成分不同，则其光学特征参量之间也存在差异。血管内光学相干断层(Intravascular optical coherence tomography,IV-OCT)成像是采用近红外激光脉冲在血管腔内周向旋转扫描，当激光脉冲遇到不同性质的组织或分界面时，会产生不同深度方向上的后向散射光，利用宽带光源的低相干特性，通过探测光强和时间延迟获得病变组织的位置和结构信息。其优点是空间分辨率高，接近组织学分辨率，但由于采用近红外激光作为光源，因而组织穿透力较弱，对深层病变的判断能力有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于血管内超声-光声-OCT的联合成像方法及系统，该方法能够直接对原始超声回波信号、光声信号以及OCT干涉信号进行信号级的融合，不仅有效保留各信号中具有诊断参考价值的有用信息，实时显示双模态或者三模态的联合图像，为粥样硬化性心脏病的诊断与治疗提供更多有价值的信息，而且还可以减少导管介入操作的次数，减轻病人的痛苦。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于血管内超声-光声-OCT的联合成像方法，所述联合成像方法包括：

以血管横截面的中心为起始点将所述血管横截面按照等角度进行划分，得到多份划分区域，并将每份所述划分区域转换到θ–l极坐标系中；其中，θ是极角，l是极径，所述划分区域的表面平行于θ轴且垂直于l轴；

在每份所述划分区域内均布设多个测量点，分时获取超声换能器和光电探测器在各个所述测量点采集的超声回波信号、光声信号和OCT干涉信号；

对每个所述测量点获取的所述超声回波信号、所述光声信号和所述OCT干涉信号均进行能量归一化处理，得到多个能量归一化超声回波信号、多个能量归一化光声信号以及多个能量归一化OCT干涉信号；其中，所述能量归一化超声回波信号、所述能量归一化光声信号、所述能量归一化OCT干涉信号的个数均与所述测量点的个数相同；

分别计算每个所述能量归一化超声回波信号、所述能量归一化光声信号、所述能量归一化OCT干涉信号的方差贡献率；

根据所述能量归一化超声回波信号、所述能量归一化光声信号、所述能量归一化OCT干涉信号的方差贡献率，分别计算所述能量归一化超声回波信号、所述能量归一化光声信号、所述能量归一化OCT干涉信号的融合系数；