基于線性相關(guān)系數(shù)來重構(gòu)三維微血流分布的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及活體組織中微血流成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于線性相關(guān)系數(shù)來重 構(gòu)三維微血流分布的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 人體組織和器官所需營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣是通過血液循環(huán)輸送的，而營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣 的交換是在毛細(xì)血管內(nèi)進(jìn)行的，并且微血流與人體的體溫和血壓等關(guān)鍵指標(biāo)是相關(guān)聯(lián)的， 因此，對(duì)微血管的成像可以有助于對(duì)組織疾病診斷，如癌癥，青光眼等。
[0003] 光學(xué)相干層析術(shù)（Optical Coherence Tomography, OCT)是一種上世紀(jì)90年代提 出的利用低相干光干涉成像的診斷技術(shù)。該技術(shù)具有高分辨率、無損傷和能夠?qū)崟r(shí)成像等 優(yōu)點(diǎn)。其中，頻域相干層析術(shù)（Fourier Domain Optical Coherence Tomography, FD0CT)具 有靈敏度高，噪聲小和成像速度快等優(yōu)點(diǎn)，所以FDOCT成為主要的研宄方向之一。經(jīng)過二十 多年的發(fā)展，很多基于FDOCT系統(tǒng)的功能型OCT技術(shù)被人們提出。其中用于對(duì)人體血流速 度成像的方法有相位分辨的多普勒OCT(PRODT)是一種不僅能夠?qū)M織中血管成像，還能 根據(jù)兩次連續(xù)A掃之間的相位信息精確的計(jì)算出血流速度值的方法。功率譜多普勒OCT和 光學(xué)血管造影術(shù)（OMAG)是基于多普勒效應(yīng)的額外的兩種能夠從組織信號(hào)中提取血流信號(hào) 的方法，其中，功率譜多普勒OCT是通過分析運(yùn)動(dòng)粒子引起的總的后向散射光功率譜來實(shí) 現(xiàn)提取血流動(dòng)態(tài)信號(hào)的。而OMAG直接分析和處理一幀圖像來提取血流信號(hào)的，這樣可以減 少由系統(tǒng)和樣品引起的相位不穩(wěn)定噪聲。兩種基于統(tǒng)計(jì)方差的方法來提取三維血流成像 的方法是散斑方差（SVOCT)和相位方差（PVOCT)方法。SVOCT方法通過計(jì)算OCT樣品強(qiáng)度 信號(hào)中行間或幀間的方差來重構(gòu)血流圖像。PVOCT方法通過計(jì)算同一橫向位置處連續(xù)多次 B掃之間的相位差來重構(gòu)血流圖像，該方法已經(jīng)被成功應(yīng)用于眼科中，并且該方法能夠?qū)λ?有方向的血流信號(hào)進(jìn)行成像。還有相關(guān)成像方法（cmOCT)利用連續(xù)兩次B掃的結(jié)構(gòu)信號(hào)中 子窗口的相關(guān)系數(shù)來提取血流信號(hào)。
[0004] 在現(xiàn)有的技術(shù)中，由于PRODT是根據(jù)運(yùn)動(dòng)粒子的多普勒效應(yīng)來對(duì)血流進(jìn)行成像 的，所以該方法無法測(cè)量出運(yùn)動(dòng)方向與光束方向垂直的運(yùn)動(dòng)粒子的速度。功率譜多普勒OCT 方法是通過分析光譜分布來成像的，因此對(duì)于小血流信號(hào)的靈敏度不夠。OMG方法中，需要 一些相位補(bǔ)償方法來補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)偽影，這增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，并且需要大量的后續(xù)信號(hào)處 理的時(shí)間。SVOCT方法重構(gòu)的血流圖像會(huì)受血管陰影和樣品抖動(dòng)的影響。PVOCT方法需要 在同一橫向位置處采集多次的B掃信號(hào)，所以成像速度限制了該方法在臨床中的應(yīng)用。而 cmOCT方法中，信噪比與相關(guān)窗口的大小成正比，但增大相關(guān)窗口會(huì)使得小血管圖像模糊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠高靈敏度地提取并且重構(gòu)三維微血流分布的基 于線性相關(guān)系數(shù)來重構(gòu)三維微血流分布的方法及裝置，該方法還可以實(shí)現(xiàn)快速地對(duì)毛細(xì)血 管成像。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于線性相關(guān)系數(shù)來重構(gòu)三維微血流分 布的方法，在頻域光學(xué)相干層析系統(tǒng)中設(shè)置X掃描振鏡和Y掃描振鏡，其中，X掃描振鏡為 快掃方向、Y掃描振鏡為慢掃方向，步驟如下：
[0007] 步驟1，根據(jù)頻域光學(xué)相干層析系統(tǒng)的橫向分辨率確定快掃方向A掃的采樣頻率， 使得橫向分辨率為連續(xù)兩次A掃之間平均距離的2. 5?3. 5倍；
[0008] 步驟2,使Y掃描振鏡的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為階梯信號(hào)，每個(gè)幅度的保持時(shí)間為完成兩次B 掃的時(shí)間，而階梯信號(hào)的步距電壓為掃描光束移動(dòng)橫向分辨率大小的距離時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓；
[0009] 步驟3,設(shè)置頻域光學(xué)相干層析系統(tǒng)中CCD的外部觸發(fā)信號(hào)，使該觸發(fā)信號(hào)與X掃 描振鏡在起始位置的時(shí)刻同步，將CCD采集的信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)處理系統(tǒng)中，通過平均的方 法計(jì)算每次B掃信號(hào)中干涉光譜的直流分量；
[0010] 步驟4,將每次A掃信號(hào)與直流分量相減后再通過傅里葉變換獲取樣品的復(fù)解析 信號(hào)，然后提取出慢掃方向上同一位置處連續(xù)兩次B掃的實(shí)部信號(hào)，再通過計(jì)算局部窗口 內(nèi)線性相關(guān)系數(shù)的方法來重構(gòu)三維微血流分布。
[0011] 一種基于線性相關(guān)系數(shù)來重構(gòu)三維微血流分布的裝置，包括激光光源、光纖耦合 器、第一準(zhǔn)直透鏡、色散補(bǔ)償棱鏡、第一匯聚透鏡、平面反射鏡、第二準(zhǔn)直透鏡、X掃描振鏡、 Y掃描振鏡、第二匯聚透鏡、被測(cè)組織、第三準(zhǔn)直透鏡、光柵、傅里葉透鏡、（XD、信號(hào)處理系 統(tǒng)；
[0012] 所述激光光源發(fā)出的光經(jīng)過光纖親合器后分為兩束，一束為參考光，參考光經(jīng)過 第一準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后通過色散補(bǔ)償棱鏡，再通過第一匯聚透鏡匯聚到平面反射鏡上；另一 束為樣品光，樣品光經(jīng)過第二準(zhǔn)直透鏡后由X掃描振鏡和Y掃描振鏡反射，再由第二匯聚透 鏡匯聚到被測(cè)組織上，后向散射光沿原光路返回到光纖耦合器中，參考光與樣品光在光纖 耦合器中發(fā)生干涉，干涉光通過第三準(zhǔn)直透鏡后形成準(zhǔn)直光，該準(zhǔn)直光由光柵衍射分光后 通過傅里葉透鏡，匯聚在C⑶上，C⑶采集的干涉光譜信號(hào)由信號(hào)處理系統(tǒng)來重構(gòu)組織中的 三維微血流分布。
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，顯著優(yōu)點(diǎn)為：（1)該發(fā)明大大提高了提取動(dòng)態(tài)信號(hào)的靈 敏度，可以對(duì)毛細(xì)血管中的血流成像；(2)該方法在Y方向上的采樣密度不需要過采樣，從 而提高成像速度；（3)由于相位對(duì)運(yùn)動(dòng)粒子位移靈敏較高，可以較小的相關(guān)窗口來提取出 血流信號(hào)，從而減小了計(jì)算機(jī)的計(jì)算量和計(jì)算時(shí)間。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明基于線性相關(guān)系數(shù)來重構(gòu)三維微血流分布的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 在介紹本發(fā)明的技術(shù)方案之前，先對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思做一分析如下：
[0016] 結(jié)合圖1，CXD 15接收到的干涉信號(hào)經(jīng)過傅里葉變換后的復(fù)解析信號(hào)可以表示為
[0017] f (x, 3% z) = A(x, 3% z)exp(/^(.r, z)) (I)