[发明专利]一种动态功能分段激光散斑时间对比成像方法

说明书

本发明公开了一种动态功能分段激光散斑时间对比成像方法，通过获取血流速度临界点，以临界点为界，建立空间散斑对比度和血流速度的分段函数模型；揭示时间散斑对比度与血流速度之间的关系。该方法易于实现，有望在血流动力学建模中对血流速度进行量化；在高时空分辨率下监测微循环血流的演变具有很大的潜力。对于周围血管疾病的预后，如监测主要发生在患者肢体的快速充血反应，监测动脉和静脉流动的瞬时停止和缺血后反应性充血等，具有很大的应用前景。

技术领域

本发明涉及激光散斑成像技术领域，具体涉及一种动态功能分段激光散斑时间对比成像方法。

背景技术

功能成像广泛用于检测或测量微血管的血流动力学和代谢变化。功能成像诊断模式的血管网络可在临床前和临床实践，包括激光多普勒血流成像(LDI)[1,2]，功能性磁共振成像(fMRI)[3,4]，光学/荧光成像[5,6]，光声成像[7,8]，光学相干断层扫描(OCT)[9-11]等。然而，由于上述技术的局限性，目前还没有一种无创动态成像技术可以在体内对血管网络血流进行高分辨率成像。

LDI在周围微血管成像中的应用，如烧伤的诊断，需要较长的扫描时间来监测大的成像区域的血流动力学。此外，它还具有较低的时空分辨率。荧光显微术需要注射造影剂，其时间分辨率相对较低。功能磁共振成像主要提供大血管的信息，比如冠状动脉。此外，功能磁共振成像的复杂实现限制了其在国内的应用。光声成像和OCT的缺点是它们对物体非预期的和不可避免的运动高度敏感。

激光散斑成像(LSI)是基于随机干涉模式产生的相关的散射激光与路径长度略有不同。利用相机在一定的时间间隔(曝光时间)内获取二维光干涉图像，在曝光时间内散斑图案的演变导致了散斑对比度的变化。LSI能够以非接触的方式测量大范围内的血流，从而在高时空分辨率下测量无扰动模式[12,13]。它被广泛应用于微循环局部血流动力学变化的成像，如脑血流[14-16]和外周血流量[17]。已知散斑对比度包括激光散斑空间对比度成像(LSSCI)和激光散斑时间对比度成像(LSTCI)。利用LSSCI，将空间散斑图成像到摄像机传感器上，得到二维的血流图。因此，可以得到由血流方差引起的空间散斑图的模糊。它已被用于监测大脑局部缺血，其中较低的空间散斑对比度代表较高的血流速度[18]。然而，LSSCI的空间分辨率相对较低，因为在一个大小为5×5或7×7像素的正方形窗口中，散斑变化的模糊[15-23]。

为了获得更高的毛细管流动成像空间分辨率，通常倾向于使用LSTCI。LSTCI是通过量化相邻帧之间的散斑图来提取的[22,24]。它的优点是高空间分辨率和高信噪比(SNR)。它曾被用于小鼠视网膜成像[24]。然而，当使用LSTCI来量化小的血流(毛细血管中0-1.5mm/s)时，接近于0的慢血流的时间对比度也接近于0，近似等于静止受试者的时间对比度(0流量)[25]。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种动态功能分段激光散斑时间对比成像方法，通过获取流动速度临界点，以临界点为界，建立空间散斑对比度和血流速度的分段函数模型；揭示时间散斑对比度与血流速度之间的关系。

本发明的技术方案为，一种动态功能分段激光散斑时间对比成像方法，包括以下步骤，

S01：建立仿真血流模型，设置一系列不同血流速度，在不同的曝光时间条件下，通过PW-LSTCI成像系统获取一系列的二维血流图像数据集；

S02：计算激光散斑对比度；以血流速度为横坐标，激光散斑对比度为纵坐标，得出不同曝光时间下，血流速度和激光散斑对比度的曲线图，得出不同曝光时间下，流动速度的临界点；

S03：建立相机曝光时间和流动速度的临界点的函数模型；

S04：以临界点为界，建立空间散斑对比度和血流速度的分段函数模型；

S05：依据步骤S04中的模型，在给定曝光时间的情况下，通过分析时间散斑对比度得到对应的血流速度。