【摘要】：光學(xué)相干斷層掃描(Optical Coherence Tomography,OCT),亦稱光學(xué)相干層析成像,具有非侵入性、圖像分辨率高等特點(diǎn),是上世紀(jì)90年代初發(fā)展起來的光學(xué)成像技術(shù),由于OCT軸向分辨率由光源波長帶寬決定,所以軸向分辨率與橫向分辨率相互獨(dú)立。隨著光源技術(shù)的發(fā)展及檢測技術(shù)的提高,高速的傅立葉域OCT技術(shù)得到高速發(fā)展,不僅可以實現(xiàn)被測組織結(jié)構(gòu)成像,而且還可以實現(xiàn)被測組織功能成像,尤其是在眼科臨床疾病診斷方面得到廣泛的應(yīng)用,例如:糖尿病性視網(wǎng)膜病變、青光眼、年齡相關(guān)的黃斑變性等疾病的診斷。由于OCT系統(tǒng)檢測時不需要外源造影劑就能夠?qū)崿F(xiàn)組織內(nèi)微血管造影,且具有很高的分辨率,所以基于光學(xué)相干斷層掃描的血管造影技術(shù)在臨床諸多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,成為重要的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。近年來,相關(guān)研究人員提出了多種光學(xué)相干斷層掃描血管造影(Optical Coherence Tomography Angiography,OCTA)算法,根據(jù)信號來源不同主要分為:基于相位信號、幅度信號和復(fù)信號的光相干斷層掃描血管造影算法。(1)首先,本文對光學(xué)相干斷層掃描血管造影算法的原理進(jìn)行了理論分析;并將激光散斑襯比成像算法應(yīng)用到光學(xué)相干斷層掃描血管造影領(lǐng)域;在此基礎(chǔ)上對激光散斑襯比算法進(jìn)行改進(jìn),提出了改進(jìn)的激光散斑襯比算法,抑制常規(guī)散斑襯比算法產(chǎn)生的紋路噪聲;利用改進(jìn)的襯比圖像對均值圖像進(jìn)行標(biāo)注,提出了一種光學(xué)相干斷層掃描襯比度血管造影(Optical Coherence Tomography Contrast Angiography,OCTCA)算法,進(jìn)一步提高了血管造影圖像信噪比,為獲取高信噪比微細(xì)血管造影圖像開啟了新途徑。采用的方法是對OCT采集的連續(xù)結(jié)構(gòu)圖像進(jìn)行運(yùn)動偽差校正;對校正后圖像進(jìn)行疊加平均得到增強(qiáng)血流信號圖像;對校正后圖像進(jìn)行改進(jìn)的散斑襯比處理得到襯比圖像,其中襯比圖像包含動態(tài)血流的位置信息;利用襯比圖像在增強(qiáng)血流信號圖像進(jìn)行標(biāo)注,進(jìn)一步提高圖像的信噪比,獲得光學(xué)相干斷層掃描微血管造影圖像。(2)其次,為了驗證本文提出的光學(xué)相干襯比度血管造影算法的可靠性及有效性,進(jìn)行了血流仿體實驗和動物實驗:仿體實驗中,采用注射泵將血液仿體注入橡膠管中(內(nèi)徑300μm,外徑500μm),通過光學(xué)相干斷層掃描襯比度算法處理獲得仿體血管造影圖像,靜態(tài)管路信號得到明顯抑制,血流信息得到加強(qiáng),驗證了算法的有效性;動物實驗中,采用光學(xué)相干斷層掃描襯比度血管造影算法對裸鼠耳部毛細(xì)血管組織進(jìn)行微循環(huán)血管造影,抑制了激光散斑襯比血管造影圖像的紋路噪聲,提高了圖像信噪比,獲得了清晰的裸鼠耳部微血管圖像。(3)再次,本文對人體眼底組織進(jìn)行活體實驗,利用光學(xué)相干斷層掃描襯比度血管造影算法對人體眼底組織進(jìn)行血管造影,獲得了清晰的眼底組織微循環(huán)血管造影圖像,并利用基于灰度特征的視網(wǎng)膜圖像分層方法對視網(wǎng)膜分層,顯示不同深度血管造影圖像,便于查看組織不同部位血管分布情況,結(jié)果顯示光學(xué)相干斷層掃描襯比度血管造影算法可以應(yīng)用于眼科疾病的診斷,應(yīng)用前景良好。根據(jù)文獻(xiàn)報道,與3種性能突出的光學(xué)相干斷層掃描血管造影算法進(jìn)行評估,包括:散斑方差、灰度差及灰度差平方算法。使用的數(shù)據(jù)為同一組圖像,結(jié)果顯示本文提出的光學(xué)相干斷層掃描襯比度血管造影算法可以獲得清晰的眼底微血管造影圖像,通過圖像信噪比、對比度和血管連接度的評估,本文提出的光學(xué)相干斷層掃描襯比度血管造影算法具有最佳性能。(4)最后,本文將光學(xué)相干斷層掃描襯比度血管造影算法應(yīng)用到小鼠下肢缺血模型的評估,通過對模型下肢股動脈結(jié)扎前后光學(xué)相干斷層掃描血管造影結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果顯示光學(xué)相干斷層掃描血管造影可以在沒有創(chuàng)傷的條件下觀察小鼠下肢的血管生成情況�？傊�,光學(xué)相干斷層掃描襯比度血管造影算法抑制了靜態(tài)組織信號,保留了動態(tài)血流信息,通過仿真和活體實驗驗證,光學(xué)相干斷層掃描襯比度血管造影算法有效、穩(wěn)定,獲得了清晰的被測組織微血管造影圖像,可以為病灶組織提供更直觀、準(zhǔn)確的鑒別,具有可應(yīng)用性。
【圖文】：

且無需注射造影劑。逡逑自從首次利用多普勒原理實現(xiàn)ＯＣＴ血流測量以來，ＯＣＴＡ技術(shù)的研究得到了逡逑蓬勃發(fā)展。圖１．１［１７］顯示近年來有關(guān)ＯＣＴＡ算法發(fā)表文獻(xiàn)的數(shù)量，表明這一發(fā)展對逡逑研究和臨床的重要性。在本綜述中，簡要介紹幾種ＯＣＴＡ技術(shù)，根據(jù)信號來源的不逡逑同，大體可以分為三類：基于相位信號、基于灰度信號、基于復(fù)信號。逡逑ＯＣＴＡ文獻(xiàn)逡逑１８０逡逑１６０逡逑１４０邐、逡逑１２０邐ｊｆ逡逑１００逡逑８０逡逑６０邐ｊＴ逡逑４０逡逑２０逡逑0邋，＿邋？邋？丨邋ｌ０ｍ４ｒ逡逑２００４邋２００５邋２００６邋２００７邋２００８邋２００９邋２０１０邋２０１１邋２０１２邋２０１３邋２０１４邋２０１５邋２０１６逡逑圖１．１邋ＯＣＴＡ文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量［１７］逡逑Ｆｉｇ邋１邋？邋１邋Ｎｕｍｂｅｒ邋ｏｆ邋ＯＣＴＡ邋ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ邋ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ逡逑１．２．１基于相位信號ＯＣＴ血管造影逡逑基于相位信號的ＯＣＴ血管造影技術(shù)通過測量由移動散射體引起的多普勒頻移逡逑或相位信號的變化來檢測血流信號，例如，利用血管內(nèi)流動的紅血細(xì)胞。多普勒０ＣＴ逡逑能夠非侵入地對各種組織中的血流信號進(jìn)行檢測和成像，然而，該技術(shù)存在一些局逡逑限性：測量血流角度依賴性的限制；對垂直于掃描束的流動不敏感�？梢酝ㄟ^測量逡逑ＯＣＴ信號相移的方差及相位變化，使ＯＣＴＡ與血管的角度依賴性最小化。逡逑（１）多普勒ＯＣＴ血管造影逡逑２０世紀(jì)９０年代中期，在ＯＣＴ發(fā)明之后，學(xué)者們開始研究使用ＯＣＴ技術(shù)測量逡逑血流速度。１９９７年

ｓｈｉｆｔｓ邋ｄｕｅ邋ｔｈｅ邋ｍｏｖｅｍｅｎｔ邋ｏｆ邋ｍｉｒｒｏｒ邋ｉｎ邋ｓａｍｐｌｅ邋ａｎｎ．邋（ｂ）邋Ｔｈｅ邋Ｄｏｐｐｌｅｒ邋ｓｈｉｆｔｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｔａｔｉｃ逡逑ｔｉｓｓｕｅ邋ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ邋ａｎｄ邋ｍｏｖｉｎｇ邋ｐａｒｔｉｃｌｅｓ．逡逑如圖２．２ａ［９３］展示出了一個典型的ｋ－ｗ空間，在樣品臂中使用壓電反射鏡，速度逡逑為７；。然而，生物組織是光學(xué)不均勻的，這將導(dǎo)致ＤＣ分量周圍的頻率展寬，如圖逡逑２．２ｂ所示�？紤]到樣本內(nèi)出現(xiàn)多個流速，圖２．２ｂ顯示了一個特定ｋ分量的典型多逡逑普勒頻移分布。由于靜態(tài)組織背景導(dǎo)致的頻率展寬在零頻附近，以灰色表示，而多逡逑普勒由于運(yùn)動的粒子發(fā)生的移位是紅色的。為了清楚起見，稱這種處理方案為多普逡逑勒域處理方法。逡逑通過使用參考臂中的壓電反射鏡或偏移加速掃描器將調(diào)制頻率ｆｍ引入到ＯＣＴ逡逑信號中，該掃描器將所有多普勒頻率偏移，如圖２．２ｂ中所示。這將導(dǎo)致大多數(shù)多普逡逑勒頻率將具有正值。因此，沿著時間ｔ軸進(jìn)行二維ｋ－ｔ空間數(shù)據(jù)的希爾伯特變換，逡逑然后沿著ｋ軸進(jìn)行傅立葉變換，導(dǎo)致負(fù)的ｔｏ值出現(xiàn)在負(fù)的深度平面上，而其他像素逡逑出現(xiàn)在正深度平面上。逡逑與基于相位信號的多普勒ＯＣＴ相比
【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R816.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 張霞;何興無;;CUDA平臺下的超聲彈性成像并行處理算法[J];計算機(jī)與數(shù)字工程;2012年09期

2 高萬榮,陶純堪,卞松齡,聶守平,劉明;一種新的生物醫(yī)學(xué)用快速實時低相干顯微成象原理[J];光子學(xué)報;1998年07期

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本文編號：2701238