CN101288102B - 用于分析从样本所获得的三维数据集的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于分析随时间推移从样本所获得的三维数据集的方法。在第一时间从样本获得第一三维数据集。根据第一三维数据集创建第一体积亮度投影(VIP)图像。在第一VIP图像中标识并配准一个或多个第一界标。在不同于第一时间的第二时间从样本获得第二三维数据集。根据第二三维数据集来创建第二VIP图像。在第二VIP图像中标识并配准一个或多个第一界标。根据在第一和第二VIP图像中所配准的一个或多个第一界标来对准所述第一和第二VIP图像。还提供了相关的系统和计算机程序产品。

Description

用于分析从样本所获得的三维数据集的方法和系统
优先权要求
本申请要求了于2005年8月1日提交的美国临时申请号60/704,343(代理人概要号9526-5PR)的优先权益，在此将其所阐明的公开内容全部引用以供参考。
技术领域
本发明涉及成像系统并且尤其涉及光学相干性成像系统。
背景技术
光学相干性层析术(Optical Coherence Tomography OCT)是用于成像到诸如组织、玻璃等样本中的技术。OCT的新发展提高了成像速度、允许相对迅速地产生诸如三维体积之类的大图像集。因为OCT一般是高速的、无接触且无损的，所以它可用于在短时标内(例如最好在1.0秒以内)的动态成像，诸如果蝇心脏管的脉搏，以及可用于在长时标内(例如数天或者甚至更长)出现的成像生理变化，诸如在它获取组织来研究或者对干涉作出响应的时间。
已知使用OCT来成像的各种方法。这种系统可以被特性化为傅立叶域OCT(Fourier domain OCT FD-OCT)和时域OCT(time domain OCTTD-OCT)。FD-OCT通常包括扫描源(swept source SS)和谱域(spectraldomain SD)，其中SD系统通常使用结合分光计的宽带源而不是扫描激光源和光电二极管。TD系统通常依靠镜子或参考源随时间的移动来通过向从所成像的样本所返回的光子提供相干性深度选通来控制成像深度。每个系统使用宽带光源，生成用于在深度或轴方向上指示可达到分辨率的低有效相干性。
根据通常的光学低相干性反射法(Optical Low CoherenceReflectometry OLCR)领域得出这些成像技术；根据光学相干性域反射法来得出时域技术，根据光频域反射法来得出扫描源技术，并且谱域技术被称为“光谱辐射”。
与时域系统相对比，在FD-OCT中，成像深度可以借助在所获取的频谱之间的傅立叶变换关系而不是物理扫描镜的范围来确定，由此允许从样本的所有成像深度并发地获取光子。特别地是，在FD-OCT中，可以使用在所采样的频谱元素之间的光频间隔来控制成像深度，较窄的样本间隔提供了较深的成像能力。
使用OCT来随时间推移进行准确的定量测量可能是困难的，这尤其是因为难于确保在不同时间所进行的测量是取自样本中的相同地方。
随着FD-OCT技术的发展，可以产生真正的3D图像，并且根据这些3D图像产生平面半面(en-face)图像。由Jiao等人在利用频谱域光学相干性层析术同时获取截面和眼底眼底图像(Simultaneousacquistition of sectional and fundus ophthalmic images withspectral-domain optical coherence tomography)中论述了用于产生正面(en-face)视图并且使深度分析的特征与在此正面视图上所观察的界标相关的技术(2005年1月24日/卷13，号2/OPTICS EXPRBSS445)，在此将其所阐明的公开内容全部引用以供参考。
发明内容
本发明的一些实施例提供了用于分析随时间推移从样本所获得的三维数据集的方法。在第一时间从样本获得第一三维数据集。根据第一三维数据集创建第一半面视图或体积亮度投影(volume intensityprojection VIP)图像。在第一VIP图像中标识并配准(register)一个或多个第一界标。在不同于第一时间的第二时间从样本获得第二三维数据集。根据第二三维数据集来创建第二VIP图像。在第二VIP图像中标识并配准一个或多个第一界标。根据在第一和第二VIP图像中所配准的一个或多个第一界标来对准所述第一和第二VIP图像。
在本发明的进一步实施例中，三维数据集内的一个或多个研究对象区域可以被配准到第一VIP图像。可以根据所配难的至少一个第一界标来对准第一和第二VIP图像来在第二三维数据集中定位在第一三维数据集中所配准的研究对象区域，以便允许比较在各自的第一和第二时间处的第一和第二三维数据集中所配准的研究对象区域。
在本发明更进一步的实施例中，可以测量第一三维数据集的所配准的研究对象区域的属性并且可以测量第二三维数据集的所定位的研究对象区域的属性。可以比较所配准及定位的研究对象区域的测量属性以便允许比较在第一和第二时间处的研究对象区域。在本发明的某些实施例中，第一和第二三维数据集可以是光学相干性层析术(OCT)数据集。
在本发明的一些实施例中，可以旋转第二三维数据集来把第二三维数据集的轴与第一三维数据集的轴相对准以便获得所旋转的三维数据集。可以根据所旋转的三维数据集来创建旋转的VIP图像。
在本发明的进一步实施例中，在三维数据集内可以把一个或多个研究对象区域配准到第一VIP图像。可以在所旋转的VIP图像上配准并标识一个或多个第一界标。可以根据在第一和旋转的VIP图像中所配准的至少一个第一界标来对准所述第一和旋转的VIP图像。可以根据所配准的至少一个第一界标来对准第一和旋转的VIP图像来在所旋转的三维数据集中定位第一三维数据集的所配准的研究对象区域，以便允许分别比较在第一和旋转的图像所配准的研究对象区域和所定位的研究对象区域。
在本发明更进一步的实施例中，可以测量第一三维数据集的所配准的研究对象区域的属性并且可以测量旋转三维数据集的所定位的研究对象区域的属性。可以比较所配准及定位的共同研究对象区域的测量属性以便允许比较在第一和旋转的三维数据集中的研究对象区域。
本发明的一些实施例提供了用于分析从样本获得的三维数据集的方法，包括在第一时间从所述样本获得第一三维数据集。根据第一三维数据集创建第一体积亮度投影(VIP)图像。在不同于第一时间的第二时间从样本获得第二三维数据集。旋转第二三维数据集来把第二三维数据集的轴与第一三维数据集的轴相对准以便获得所旋转的三维数据集。根据所旋转的三维数据集来创建旋转的VIP图像。
在本发明的进一步实施例中，可以在第一VIP图像中标识并配准一个或多个第一界标。第一三维数据集中的一个或多个研究对象区域可以被配准到第一VIP图像。可以在所旋转的VIP图像上标识并配准一个或多个第一界标。可以根据在第一和旋转的VIP图像中所配准的一个或多个第一界标来对准所述第一和旋转的VIP图像。可以根据所配准的至少一个第一界标来对准第一和旋转的VIP图像来在所旋转的三维数据集中定位第一三维数据集中所配准的研究对象区域，以便允许比较在第一和第二时间处的所配准和定位的研究对象区域。
在本发明更进一步的实施例中，可以测量第一三维数据集的所配准的研究对象区域的属性并且可以测量旋转三维数据集的所定位的研究对象区域的属性。比较所配准及定位的研究对象区域的测量属性以便允许比较在第一和旋转的三维数据集中的研究对象区域。在本发明的某些实施例中，第一、第二和旋转的三维数据集是光学相干性层析术(OCT)数据集。
本发明的一些实施例提供了用于分析随时间推移从样本所获得的数据集的方法，包括在分别根据第一和第二三维数据集所创建的第一和第二体积亮度投影(VIP)图像中标识并配准一个或多个界标。可以根据所配准的至少一个第一界标对准第一和第二VIP图像来在第一和第二三维数据集中定位共同的研究对象区域，以便允许比较分别在第一和第二时间处的第一和第二三维数据集中共同的研究对象区域。
尽管上面主要就方法实施例论述了本发明的实施例，然而这里还提供了系统和计算机程序产品实施例。
附图说明
图1是依照本发明一些实施例的数据处理系统的框图。
图2是依照本发明一些实施例的数据处理系统的更详细的框图。
图3是用于依照本发明一些实施例图示光学相干性层析术(OCT)系统的示意性框图。
图4是用于依照本发明一些实施例图示创建眼底(Fundus)图像的示意图。
图5是用于依照本发明一些实施例图示对准两个图像的示意图。
图6是用于依照本发明一些实施例图示用于对准两个或多个图像的方法的流程图。
图7是用于依照本发明一些实施例图示正交于A扫描并且相对于A扫描旋转的眼底图像的示意图。
图8到13是用于依照本发明各个实施例图示了用于分析从样本所获得的三维数据集的操作的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更完整地描述本发明，其中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以用许多候选形式来实现并且不应当被解释为限于这里所阐明的实施例。遍及附图说明同样的数字指代同样的元件。
这里所使用的术语目的仅在于描述特定的实施例并且不意在限制本发明。如这里所用，单数形式“一”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地表明另外的情况。还可以理解的是，术语“包括”和/或“包含”当在此说明书中使用时，用于指定存在所声明的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。如这里所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联列出项的任何和全部组合。
除非另外定义，否则这里所使用的所有术语(包括技术和科学名词)都具有本发明所属领域技术人员通常理解的相同意义。还可以理解的是，诸如那些在通常使用的词典中定义的术语应当被解释为具有与在相关技术及本说明书范围内的意义一致的意义，并且不依照理想化或太过正式的意义解释，除非这里另外显式地定义。
应当理解，尽管术语第一、第二等这里可以用来描述各个元件，然而这些元件不应当受这些术语的限制。这些术语仅仅用于将一个元件与另一元件相区分。从而，在不脱离本发明教导的情况下，下面论述的第一元件可以被称为第二元件。
本发明可以被实现为方法、系统和/或计算机程序产品。据此，本发明可以用硬件和/或软件(包括固件、常驻软件、微代码等)来实现。此外，本发明可以采取计算机可用或计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，所述存储介质具有在所述介质中包含的计算机可用或计算机可读程序代码以供或结合指令执行系统来使用。在此文档范围内，计算机可用或计算机可读介质可以是包含、存储、传送、传播或传输程序以供或结合指令执行系统、设备或装置使用的任何介质。
计算机可用或计算机可读介质例如可以是但不局限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备、装置或传播介质。计算机可读介质更具体的例子(非穷举列表)可能会包括以下内容：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机盘片、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤和便携式压缩光盘只读存储器(CD-ROM)。注意，计算机可用或计算机可读介质甚至可以是其上印刷程序的纸张或其它适当的介质，所述程序可以例如经由光学扫描该纸或其它介质被电子地捕获，然后依照适当的方式编译、解释或处理，如果必要的话继而被存储在计算机存储器中。
下面将依照本发明实施例参考设备、方法和计算机程序产品的框图和/或流程图图示来描述本发明。应当理解，在块中所标注的功能/动作可以依照不同于在操作图示中所注释的次序出现。例如，取决于所涉及的功能/动作，连续示出的两个块实际上可以基本上并发地执行，或者所述块有时可以逆序执行。
现在相对于图1到11论述本发明的一些实施例。如这里所论述，本发明的一些实施例提供了方法、系统和计算机程序产品，其使用这里被称作为体积亮度投影(VIP)图像、根据光学相干性层析术(OCT)数据所产生的表面投影图像来对准在不同时间获取的样本的多个数据集。应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，依照本发明一些实施例的VIP图像还可以被称为求和体元投影、眼底(Fundus)图像等。使用依照本发明一些实施例的方法、系统和计算机程序产品可以增加如下可能性或者可以确保从样本中相同或基本上相同的位置获取在不同时间获取的样本测量。下面论述的本发明的各个实施例包括用于OCT系统的硬件和/或软件，用于提供根据OCT数据集来产生VIP图像、对准在不同时间所获取的数据集和/或旋转图像以便获得不同视图的能力。
OCT成像系统可以被分类为两种一般类别：时域OCT(TD-OCT)，其中基准臂中的移动镜子或棱镜确定样本中的当前成像深度位置，以及傅立叶域OCT(FD-OCT)，其中基准臂在长度上被固定并且经由波长频谱获取数据以便改变样本中的成像深度位置。FD-OCT典型情况下被进一步分类为两种类别：扫描源OCT(SS-OCT)和谱域OCT(SD-OCT)。对于SS-OCT来说，一般随时间推移在波长上扫描窄行宽激光以便用不同的波长来询问样本。对于SD-OCT来说，一般结合分光计来使用诸如超发光二极管(superluminscent diode SLD)之类的宽带(低相干性)源。应当理解，在不脱离本发明范围的情况下可以使用这些中的任何或其它功能上类似的硬件实现方式来产生用于产生VIP图像的数据。
还应当理解尽管这里相对于使用OCT成像系统所产生的数据集来论述本发明的一些实施例，然而在不脱离本发明范围的情况下可以使用任何三维数据集。例如，在一些实施例中可以使用超声波数据和/或磁共振成像(magnetic resonance imaging MRI)数据。
OCT系统一般通过在样本上的特定横向位置获取深度数据来操作，其可以被称作为A扫描。借助上述各种深度调节方法中的任何一个来相对于样本移动OCT波束并且获取另一组深度数据。可以组合这些深度图像系列来形成2-D图像，其可以被称作为B扫描。在不脱离本发明范围的情况下通常可以使用任何扫描模式。例如，通常使用的扫描模式包括线性和环行扫描模式。通过在两个方向而不是只在一个方向上扫描，可以获取三维体积数据。此外，通常可以使用任何扫描模式来创建三维图像，例如通常使用的三维扫描模式包括矩形、放射线集和同心圆集。
OCT数据是在给定点的样本中的每个深度反向散射的反射率的量度。换句话说，图像中的对比度通常是由于样本中反向散射的反射率的变化。可以提取的想要的图像集是子表面散射数据的表面投影。产生此类图像的一种方式是对经由A扫描的OCT数据进行求和。此值是在该特定横向位置的总反射率。通过对体积扫描应用这点，可以创建2-D图像。此类图像当根据视网膜扫描的OCT数据集所产生时可以被称作为眼底图像。通常，此类图像可以被称作为VIP图像。在本发明的一些实施例中，此图像实质上可以是样本的黑白图片。
这里参考基于VIP图像的对准来描述本发明的各个示例性实施例。因为根据OCT数据来创建VIP图像，所以在VIP图像上的像素和OCT数据集中的A扫描之间存在直接相关。用于产生有用的VIP式图像的其它算法也可以用于本发明的一些实施例，诸如通过对A扫描的有限子集求和，和/或通过利用适于扫描信息的特定使用的一些选择功能来加权对A扫描的求和。
在一些实施例中，当接近实时地产生VIP图像时可以使用VIP图像来相对于样本对准OCT系统。可以以较低的横向分辨率来获取对准VIP图像，这可以增加创建VIP图像的速率。此图像可以允许用户根据OCT数据来对准系统，从而提供OCT数据集的预览。在一些实施例中，此方法可以比试图在视觉上把样本对准到OCT系统或者使用摄像机来对准更加准确。
因为获取多个OCT数据集并且根据所述数据集来产生VIP图像，所以依照本发明的一些实施例，可以使用VIP图像来对准在不同时间所获取的OCT数据集并且可以确保在不同时间所获取的各个数据集内观察的研究对象病状(目标)来自样本中的相同位置。为了对准图像，可以标识并使用样本中的一个或多个界标。如这里所用，“界标”指的是其位置不随时间显著改变的样本元素，例如在眼睛样本中的视网膜血管的分支点可以作为界标。由于界标的位置不会随时间而显著地改变，所以可以相对于所述界标来参考目标位置，并且因此将来可以定位这些相同或类似的位置。
例如在来自视网膜(眼睛样本)、VIP或眼底的OCT数据集中，图像一般清楚地示出了血管、视神经头和凹窝的位置。依照本发明的一些实施例使用血管和/或视神经头来作为界标，可以通过对准所述界标来对准在不同时间从相同人所获取的两个或多个视网膜图像。用于样本对准的自由度例如可以包括X&Y中的平移、θ中的旋转和/或X&Y中的缩放。
如这里所用，VIP平面正交于单个A扫描。然而在一些实施例中，可以借助关于扫描轴的三自由度旋转来定义任何其它平面。然后此平面可以变为用于界标标识的基准面，并且随后图像可以与应用这三个附加自由度的原始图像相对准。
一旦对准，通常可以在正交于基准眼底平面的方向上对每个数据集中相同位置的一个或多个数据集进行一个或多个测量以用于特定的量度。这些量度可以包括几乎任何感兴趣的相对散射强度值，诸如层厚度、在两点之间的距离、谐振腔或部件的体积以及改变时间率量度和/或多普勒流量量度。通过随时间推移测量一个或多个特定点相对于一个或多个界标的位置，可以根据经由已知时间间隔的位置改变以及经由已知时间间隔的速度改变来计算速度和加速度。
尽管这里作为一个例子论述了视网膜OCT来解释本发明的一些实施例，然而应当理解本发明的一些实施例可以对任何三维数据集进行操作，包括OCT数据集，诸如来自用于内窥镜应用的OCT显微镜和OCT系统的那些OCT数据集。在本发明的一些实施例中，在不脱离本发明范围的情况下，样本中的界标可以是样本的一部分，诸如视网膜中的血管和/或模拟引入界标，诸如被钻入MEMS样本中的孔或在组织样本中外科引入的颗粒或者上色的界标。
在本发明的一些实施例中，OCT图像获取的位置在时间和空间上可以独立于VIP图像的产生以及还独立于多个图像的对准以及从数据集中对感兴趣量度的获取。例如，可以在动物工厂中使用便携式OCT成像系统来获取每目图像。每日图像可以经由网络被转送到中央服务器，其中每周一次处理所有数据并且产生视网膜厚度的纵向量度。
在本发明的一些实施例中，过程中的自动化级别可以改变。在特定的实施例中，这里所描述的用于图像获取的所有操作可以用软件来自动化，但是在不脱离本发明范围的情况下在一些实施例中可以提供可变的降低自动化程度。例如在一些实施例中，用户可以在包括X&Y平移、旋转和/或X&Y缩放的计算机屏幕上对准多个VIP图像。此外，确定感兴趣的量度可以是基于用户输入的和/或可以用软件来自动进行。
下面相对于图1到11论述本发明各个实施例的细节。首先参照图1，将论述适于依照本发明一些实施例使用的数据处理系统100的示例性实施例。数据处理系统100一般包括与处理器138的通信的用户接口144、I/O数据端口146和存储器136，所述用户接口144诸如键盘、小键盘、触摸板等。I/O数据端口146可以用来在数据处理系统100和另一计算机系统或网络之间转送信息。这些组件可以是常规的组件，诸如在许多常规的数据处理系统中所使用的那些，其可以被配置为如这里所描述来进行操作。
现在参照图2，将论述依照本发明一些实施例的数据处理系统100的更详细的框图。处理器138经由地址/数据总线248与存储器136通信并且经由地址/数据总线249与I/O数据端口146通信。处理器138可以是任何可买到的或定制的微处理器。存储器136表示包含用于实现数据处理系统100功能的软件和数据的存储设备的整个体系。存储器136可以包括但不局限于以下类型的设备：高速缓存器、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪速存储器、SRAM和DRAM。
如图2所示，存储器136可以包括在数据处理系统100中所使用的几种软件和数据：操作系统252；应用程序254；输入/输出(I/O)设备驱动器258和数据256。那些本领域技术人员应当理解，操作系统252可以是适于与数据处理系统一起使用的任何操作系统，诸如来自纽约的Armonk的国际商业机器公司的OS/2、AIX或zOS，来自华盛顿的Redmond的微软公司的Windows 95、Windows 98、Windows 2000或WindowsXP，Unix或Linux。I/O设备驱动器258一般包括由应用程序254经由操作系统252访问的软件例程以便与诸如I/O数据端口146和某些存储器136组件之类的设备通信。应用程序254用于说明实现数据处理系统100的各个特征并且优选包括至少一个应用的程序，所述应用支持依照本发明一些实施例的操作。最后，数据256表示由应用程序254、操作系统252、I/O设备驱动器258及可以位于存储器136的其它软件程序所使用的静态和动态数据。
如图2中所图示，依照本发明一些实施例的数据256可以包括从例如眼睛之类的样本获得的三维数据集250和255。尽管数据256仅包括两组数据集250和255，然而本发明实施例并不局限于此配置。在不脱离本发明范围的情况下可以存在一个数据集或两个以上数据集。
如在图2中所进一步图示，依照本发明一些实施例，应用程序254可以包括数据集获取模块221、体积亮度投影(VIP)模块222、配准模块223、对准模块224、比较模块225和旋转模块226。虽然例如参考在图2中作为应用程序的数据集获取模块221、VIP模块222、配准模块223、对准模块224、比较模块225和旋转模块226图示了本发明，然而那些本领域技术人员应当理解，还可以利用其它配置同时仍然得益于本发明的教导。例如，数据集获取模块221、VIP模块222、配准模块223、对准模块224、比较模块225和旋转模块226还可以并入到操作系统252或数据处理系统100的其它这种逻辑划分中。从而，本发明不应当被解释为限于图2的配置，而是旨在包含能够执行这里所描述操作的任何配置。
此外，虽然在单个数据处理系统中图示了数据集获取模块221、VIP模块222、配准模块223、对准模块224、比较模块225和旋转模块226，然而那些本领域技术人员应当理解，这种功能可以分布在一个或多个数据处理系统上。从而，本发明不应当被解释为限于图1到2中所图示的配置，而是可以借助在数据处理系统之间的其它功能配置和/或划分来提供。
特别地是，数据集获取模块221被配置为从样本获得三维数据集。三维数据集可以是任何类型的三维数据，例如超声波扫描图数据、MRI数据和/或OCT数据。可以在不同的时间从所述样本获得数据集。在不同的时间获取例如人眼之类的样本的数据集可以允许比较所述样本以便确定所述样本中是否有东西随时间改变。例如，可以在第一时间从样本获得第一三维数据集并且可以在不同于第一时间的第二时间从所述样本获得第二三维数据集。
一旦获得一个或多个数据集，体积亮度投影(VIP)模块222就可以被配置为根据三维数据集来创建VIP图像。例如，可以根据第一三维数据集来创建第一VIP图像并且可以根据第二三维数据集来创建第二VIP图像。
为了允许比较第一和第二VIP图像，配准模块223可以被配置为标识并配准VIP图像中的一个或多个界标。如上所述，界标指的是其位置不随时间显著改变的样本元素，例如在眼睛样本中的视网膜血管的分支点可以作为界标。由于界标的位置不会随时间而显著地改变，所以可以相对于所述界标来参考样本的位置，并且因此如下面所进一步论述，将来可以定位这些相同或类似的位置。
在本发明的一些实施例中，配准模块223可以进一步被配置为配准第一VIP图像中的一个或多个研究对象区域。如这里所用，“研究对象区域”指的是样本中的所感兴趣的任何区域，例如包括癌细胞的样本区域。可以借助研究对象区域与VIP图像上所配准界标的关系来在各个时间所获取的VIP图像中定位此研究对象区域。
对准模块224可以被配置为根据在VIP图像中所配准的一个或多个界标来对准第一和第二VIP图像，如下面相对于图5所进一步论述。特别地是，对准模块被配置为根据在所述第一和第二VIP图像中所配准的一个或多个界标来对准所述第一和第二VIP图像。对准模块224可以进一步被配置为根据所配准的一个或多个界标来对准第一和第二VIP图像来在所述第二三维数据集中定位第一三维数据集的所配准的研究对象区域，以便允许比较在各自的第一和第二时间处的所述第一和第二三维数据集中所配准的研究对象区域。从而依照本发明的一些实施例，可以随时间推移来监视样本的研究对象区域中的改变以便允许确定正被监视的情况是相同的、更好的或更坏的。
比较模块225可以被配置为测量第一三维数据集的所配准的研究对象区域的属性。如这里所用，研究对象区域的属性可以是可能感兴趣的研究对象区域的任何方面。例如，研究对象区域的属性可以是受癌症影响的区域的大小。比较模块225可以进一步被配置为根据在第一三维数据集中所配准的研究对象区域来测量位于第二三维数据集中的研究对象区域的属性。在本发明的一些实施例中，比较模块225可以被配置为比较所配准及定位的研究对象区域的测量属性以便允许比较在第一和第二时间处的所述研究对象区域。从而依照本发明的一些实施例，可以比较在不同的时间所创建的三维数据集，所述三维数据集包含样本的研究对象区域。例如可以使用此比较来确定所监视的情况是相同的、更糟的或更好的。
在本发明的一些实施例中，旋转模块226可以被配置为旋转三维数据集以便把三维数据集的轴与第二三维数据集的轴相对准。例如，可以旋转第一三维数据集的轴来把第一三维数据集的轴与第二三维数据集的轴相对准以便获得所旋转的三维数据集。在本发明的这些实施例中，VIP模块222可以进一步被配置为根据所旋转的三维数据集来创建所旋转的VIP图像。
在本发明的一些实施例中，配准模块223可以进一步被配置为配准第一VIP图像中的一个或多个研究对象区域并且在所旋转的VIP图像上标识并配准一个或多个界标。对准模块224可以进一步被配置为根据在所述第一和旋转的VIP图像中所配准的一个或多个界标来对准所述第一和旋转的VIP图像并且根据所配准的一个或多个界标来对准所述第一和旋转的VIP图像来在所旋转的三维数据集中定位在第一三维数据集中所配准的研究对象区域以便允许分别比较第一和旋转的三维数据集的所配准的研究对象区域和所定位的研究对象区域。
现在相对于眼底图像来论述本发明的示例性实施例，眼底图像是源于视网膜的OCT图像的VIP。尽管这里相对于眼底图像论述了本发明的实施例，然而本发明的实施例不局限于此配置。例如，可以在不脱离本发明范围的情况下使用任何VIP图像。
现在参照图3，将论述用于依照本发明一些实施例图示OCT系统的示意性框图。如图1中所图示，OCT系统包括计算机运行软件300和OCT成像系统301。图1(3)还图示了在计算机300上运行的软件(存储器)302的组件。如所图示，计算机300被连接到OCT成像系统301。计算机执行可以位于存储器302中的软件。存储器302中的各个软件模块尤其可以处理原始数据来创建OCT图像数据集，例如A扫描、B扫描和/或体积图像302a，根据OCT数据集302b产生眼底或VIP图像，向例如监视器等用户显示器显示数据302c和/或存储数据302d。
现在参照图4，将论述用于依照本发明的一些实施例图示创建眼底图像的示意图。如图4中所图示，可以通过获取原始频谱数据410、减去DC频谱以提供在减去DC频谱后的频谱411并且对其余频谱平方并求和来得出作为总反射率412的量度的数目，来把OCT数据集400转换为眼底图像401。对于三维数据集中的A扫描重复此过程来产生2D图像(眼底图像)401。可以使用相同的过程来根据2D B扫描402产生1D行式图像403。
现在参照图5，将论述用于依照本发明的一些实施例图示对准两个图像的示意图。如图5中所图示，一旦产生眼底图像，就可以使用眼底图像上的界标510来对准多个OCT数据集。特别地是，在相对于两个界标的点根据特定的A扫描501来在眼底图像1500中进行量度。稍后获取第二OCT数据集并且根据该数据集来产生眼底图像2502。通过对准两个眼底图像500和502，可以确定相同的量度位置并且可以选择来自相同位置的第二A扫描503。这可以对任意数目的OCT数据集和眼底图像操作。界标510的数目还可以改变并且要获取的量度在各个实施例中几乎是任何东西，包括厚度量度、距离量度、体积量度、多普勒流量度和/或其它量度。
现在参照图6，将论述用于依照本发明的一些实施例图示用于对准两个或多个图像的方法的流程图。如图6中所图示，操作始于得到和/或获取OCT图像数据集(块600)。在块600可以产生眼底图像。例如如上所述使用眼底图像来标识界标(块601)。图像被移动并按比例缩放以便根据所标识的界标来提供对准(块602)。从所对准的图像中提取数据(块603)。
现在参照图7，将论述用于依照本发明的一些实施例图示正交于A扫描并且相对于A扫描旋转的眼底图像的示意图。在图7申所图示的实施例在某些方面可以对应于参考图4所描述的那些。然而在图7的实施例中，相对于A扫描700在1、2和/或3轴上旋转眼底图像平面701。眼底图像平面701被图示为包含用于参考并对准多个OCT数据集的界标702并且用于纵向数据提取的过程通常可以保持相同。
现在相对于图8到13的流程图来论述依照本发明一些实施例的操作。首先参照图8，将论述用于分析随时间推移从样本所获得的三维数据集的操作。操作在块800始于在第一时间从样本获得第一三维数据集。在不脱离本发明范围的情况下三维数据集可以是任何三维数据集。例如，三维数据集可以是超声波扫描图数据、MR I数据和/或OCT数据。根据第一三维数据集来创建第一VIP图像(块810)。可以在第一VIP图像上配准一个或多个第一界标(块820)。界标指的是其位置不随时间显著改变的样本元素，例如在眼睛样本中的视网膜可以作为界标。在不同于第一时间的第二时间从样本获得第二三维数据集(块830)。根据第二三维数据集来创建第二VIP图像(块840)。在第二VIP图像中标识并配准一个或多个界标(块850)。如上面相对于图5所讨论，可以根据在第一和第二VIP图像中所配准的一个或多个界标来对准第一和第二VIP图像(块860)。
现在相对于图9的流程图来论述依照本发明进一步实施例的操作。如其中所图示，可以在第一VIP图像中配准一个或多个研究对象区域(块925)。如上所述，研究对象区域是样本中的任何感兴趣区域。可以旋转第二三维数据集来把第二三维数据集的轴与第一三维数据集的轴相对准以便获得所旋转的三维数据集(块935)。可以根据所旋转的三维数据集来创建旋转的VIP图像(块945)。可以在旋转的VIP图像中标识并配准一个或多个第一界标(块955)。
可以根据在第一和旋转的VIP图像中所配准的一个或多个第一界标来对准第一和旋转的VIP图像(决965)。在本发明的一些实施例中，对准可以包括根据所配准的一个或多个第一界标对准第一和旋转的VIP图像来在所旋转的三维数据集中定位在第一三维数据集中所配准的研究对象区域，以便允许分别比较第一和旋转的三维数据集的所配准的研究对象区域和所定位的研究对象区域。
可以测量第一三维数据集的所配准的研究对象区域的属性并且可以测量旋转三维数据集的所定位的研究对象区域的属性(块975)。可以比较所配准及定位的共同研究对象区域的测量属性以便允许比较在第一和旋转的三维数据集的研究对象区域(块985)。
现在将相对于图10的流程图来论述用于依照本发明的进一步实施例分析从样本所获得的三维数据集的操作。操作在块1000始于在第一时间从样本获得第一三维数据集。根据第一三维数据集创建第一体积亮度投影(VIP)图像(块1010)。在不同于第一时间的第二时间从样本获得第二三维数据集(块1023)。可以旋转第二三维数据集来把第二三维数据集的轴与第一三维数据集的轴相对准以便获得所旋转的三维数据集(块1033)。根据所旋转的三维数据集来创建旋转的VIP图像(块1043)。
现在将相对于图11的流程图来论述用于依照本发明的进一步实施例分析随时间推移从样本所获得的数据集的操作。操作在块1120始于通过标识并配准分别根据第一和第二三维数据集创建的第一和第二VIP图像中的一个或多个界标。可以根据所配准的至少一个第一界标来对准第一和第二VIP图像来在第一和第二三维数据集中定位共同的研究对象区域，以便允许比较分别在第一和第二时间处的第一和第二三维数据集中共同的研究对象区域(块1147)。
现在将相对于图12的流程图来论述用于依照本发明的进一步实施例分析随时间推移从样本所获得的数据集的操作。操作在块1200始于通过根据第一三维数据集获取第一体积图像(volumetric image)。确定体积图像是否对应于所想要的观看轴(块1205)。如果确定体积图像没有对应于所想要的观看轴(块1205)，那么关于成像轴旋转并内插三维数据集直到获得所想要的观看轴(块1210)并且操作继续至下面论述的块1215。
如果另一方面确定体积图像对应于所想要的观看轴(块1205)，那么创建具有正交于观看轴的表面平面(face plane)的VIP图像(块1215)。可以在VIP图像上标识一个或多个界标(块1220)。一个或多个研究对象区域(目标病状)的位置可以被配准到VIP图像上的一个或多个界标(块1225)。
获取第二或下一体积图像(块1230)。确定第二或下一体积图像是否对应于所想要的观看轴(块1235)。如果确定第二或下一体积图像没有对应于所想要的观看轴(块1235)，那么关于成像轴旋转并内插三维数据集直到获得所想要的观看轴(块1240)并且操作继续至下面论述的块1245。
如果另一方面确定第二或下一体积图像对应于所想要的观看轴(块1235)，那么创建具有正交于观看轴的表面平面的第二或下一VIP图像(块1245)。可以在第二或下一VIP图像上标识一个或多个界标(块1250)。一个或多个研究对象区域(目标病状)的位置可以被配准到VIP图像上的一个或多个界标(块1255)。可以如上所述比较第一和第二VIP图像的研究对象区域的属性(块1260)。可以重复块1230到1260的操作直到已经处理所有图像。
现在将相对于图13的流程图来论述用于依照本发明的进一步实施例分析随时间推移从样本所获得的数据集的操作。操作在块1300始于通过根据第一三维数据集获取第一体积图像。三维数据集的轴可以被旋转(块1305)并内插到规则网格(块1310)。创建第一VIP图像(块1315)。可以在第一VIP图像上标识并配准一个或多个界标(块1320)。一个或多个研究对象区域(目标病状)的位置可以被配准到第一VIP图像上的一个或多个界标(块1325)。
获取第二或下一体积图像(块1330)。可以旋转第二或下一三维数据集的轴以便匹配第一VIP图像的方向(块1335)。第二或下一体积图像的三维数据可以被内插到规则网格(决1340)。创建第二或下一VIP图像(块1345)。可以在第二或下一VIP图像上标识并配准一个或多个界标(块1350)。可以根据在第一VIP图像中所配准的研究对象区域来在第二或下一VIP图像中定位一个或多个研究对象区域(目标病状)的位置(块1355)。可以如上所述比较第一和第二VIP图像的研究对象区域的属性(块1360)。可以重复块1330到1360的操作直到已经处理所有图像。
在附图和说明书中，已经公开了本发明的实施例，并且尽管使用具体术语，然而只依照通用和描述性意义来使用其而并非用于限制的目的，在下面的权利要求中阐明了本发明的范围。

Claims (15)

1.一种用于分析随时间推移从样本所获得的三维数据集的方法，包括：
在第一时间从所述样本获得第一三维数据集；
根据所述第一三维数据集来创建第一表面投影图像；
在所述第一表面投影图像中标识并配准至少一个第一界标；
在不同于第一时间的第二时间从所述样本获得第二三维数据集；
根据所述第二三维数据集来创建第二表面投影图像；
在所述第二表面投影图像中标识并配准所述至少一个第一界标；以及
根据在所述第一和第二表面投影图像中所配准的至少一个第一界标来对准所述第一和第二表面投影图像；
其中所述第一和第二三维数据集是光学相干性层析术(OCT)数据集。
2.如权利要求1所述的方法：
其中在所述第一表面投影图像中标识并配准至少一个第一界标，接着在所述第一三维数据集中配准至少一个研究对象区域；以及
其中对准进一步包括根据所配准的至少一个第一界标来对准第一和第二表面投影图像，以便在所述第二三维数据集中定位第一三维数据集的所配准的研究对象区域，以便允许比较在各自的第一和第二时间处的所述第一和第二三维数据集中所配准的研究对象区域。
3.如权利要求2所述的方法，还包括：
测量第一三维数据集的所配准的研究对象区域的属性；
测量已经在所述第二三维数据集中定位的第一三维数据集的所配准的研究对象区域的属性；以及
比较所配准及定位的研究对象区域的测量属性，以便允许比较在第一和第二时间处的研究对象区域。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
旋转所述第二三维数据集来把所述第二三维数据集的轴与所述第一三维数据集的轴相对准，以便获得所旋转的三维数据集；以及
根据所旋转的三维数据集来创建旋转的表面投影图像。
5.如权利要求4所述的方法，其中在所述第一表面投影图像中标识并配准至少一个第一界标后面是在所述第一三维数据集中配准至少一个研究对象区域，所述方法进一步包括：
在旋转的表面投影图像中标识并配准所述至少一个第一界标；并且
根据在所述第一和旋转的表面投影图像中所配准的至少一个第一界标来对准所述第一和旋转的表面投影图像，其中对准包括根据所配准的至少一个第一界标来对准所述第一和旋转的表面投影图像在所旋转的三维数据集中定位第一三维数据集中所配准的研究对象区域，以便允许分别比较所述第一和旋转的三维数据集的所配准的研究对象区域和所定位的研究对象区域。
6.如权利要求5所述的方法，还包括：
测量第一三维数据集的所配准的研究对象区域的属性；
测量旋转三维数据集的所定位的研究对象区域的属性；以及
比较所配准及定位的研究对象区域的测量属性，以便允许比较在第一和旋转三维数据集中的研究对象区域。
7.一种用于分析从样本所获得的三维数据集的方法，包括：
在第一时间从所述样本获得第一三维数据集；
根据所述第一三维数据集来创建第一表面投影图像；
在不同于第一时间的第二时间从所述样本获得第二三维数据集；
旋转所述第二三维数据集来把所述第二三维数据集的轴与所述第一三维数据集的轴相对准，以便获得所旋转的三维数据集；以及
根据所旋转的三维数据集来创建旋转的表面投影图像；
其中所述第一、第二和旋转的三维数据集是光学相干性层析术(OCT)数据集。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括：
在所述第一表面投影图像中标识并配准至少一个第一界标；
在所述第一三维数据集中配准至少一个研究对象区域；
在旋转的表面投影图像上标识并配准所述至少一个第一界标；以及
根据在所述第一和旋转的表面投影图像中所配准的至少一个第一界标来对准第一和旋转的表面投影图像，其中对准包括根据所配准的至少一个第一界标对准所述第一和旋转的表面投影图像来在所旋转的三维数据集中定位第一三维数据集中所配准的研究对象区域，以便允许比较在第一和第二时间处的所配准和定位的研究对象区域。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包括：
测量第一三维数据集的所配准的研究对象区域的属性；
测量旋转三维数据集的所定位的研究对象区域的属性；以及
比较所配准及定位的研究对象区域的测量属性，以便允许比较在第一和旋转的三维数据集中的研究对象区域。
10.一种用于分析随时间推移从样本所获得的三维数据集的系统，包括：
数据集获取模块，被配置为在第一时间从所述样本获得第一三维数据集以及在不同于所述第一时间的第二时间从所述样本获得第二三维数据集；
表面投影模块，被配置为根据所述第一三维数据集来创建第一表面投影图像并且根据所述第二三维数据集来创建第二表面投影图像；
配准模块，被配置为在所述第一表面投影图像中标识并配准至少一个第一界标，以及在所述第二表面投影图像中标识并配准所述至少一个第一界标；和
对准模块，被配置为根据在所述第一和第二表面投影图像中所配准的至少一个第一界标来对准所述第一和第二表面投影图像；
其中所述第一和第二三维数据集是光学相干性层析术(OCT)数据集。
11.如权利要求10所述的系统，包括：
其中所述配准模块进一步被配置为在所述第一三维数据集中配准至少一个研究对象区域；以及
其中所述对准模块进一步被配置为根据所配准的至少一个第一界标来对准第一和第二表面投影图像来在所述第二三维数据集中定位第一三维数据集的所配准的研究对象区域，以便允许比较在各自的第一和第二时间处的所述在所述第一三维数据集中配准的至少一个研究对象区域及已经在所述第二三维数据集中定位的第一三维数据集的所配准的研究对象区域。
12.如权利要求11所述的系统，进一步包括比较模块，被配置为：
测量第一三维数据集的所配准的研究对象区域的属性；
测量第二三维数据集的所定位的研究对象区域的属性；并且
比较所配准及定位的研究对象区域的测量属性，以便允许比较在第一和第二时间处的所述研究对象区域。
13.如权利要求10所述的系统，进一步包括：
旋转模块，被配置为旋转所述第二三维数据集，以便使所述第二三维数据集的轴与所述第一三维数据集的轴相对准，以便获得旋转的三维数据集，其中所述表面投影模块进一步被配置为根据所旋转的三维数据集来创建旋转的表面投影图像。
14.如权利要求13所述的系统，其中：
所述配准模块进一步被配置为在所述第一三维数据集中配准至少一个研究对象区域，并且在旋转的表面投影图像上标识并配准所述至少一个第一界标；以及
所述对准模块进一步被配置为根据在所述第一和旋转的表面投影图像中所配准的至少一个第一界标来对准所述第一和旋转的表面投影图像，并且在所述旋转的三维数据集中定位在第一三维数据集中所配准的研究对象区域，以便允许分别比较第一和旋转的三维数据集的所配准的研究对象区域和所定位的研究对象区域。
15.如权利要求14所述的系统，进一步包括比较模块，被配置为：
测量第一三维数据集的所配准的研究对象区域的属性；
测量旋转三维数据集的所定位的研究对象区域的属性；以及
比较所配准及定位的研究对象区域的测量属性以便允许比较在第一和旋转的三维数据集中的研究对象区域。
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