CN117942041A - 血管成像方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种血管成像方法、装置、设备及存储介质，属于医学成像技术领域。所述血管成像方法包括以下步骤：获取多张二维扫描结构图；从每张所述二维扫描结构图中提取每个像素点的光衰减系数值，生成各所述二维结构扫描图各自对应的光衰减系数横断面图像；对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像。解决了深部血流的识别准确性较低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及医学成像领域，尤其涉及一种血管成像方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着医疗技术的不断发展，人们对无创、无痛、无辐射的检查方法的需求越来越高。OCT(Optical Coherence Tomography，光学相干断层扫描)血管造影技术正是顺应这一需求而发展起来的。这种技术不需要使用造影剂，而是通过检测血液流动来展示血管的分布情况。OCTA(Optical Coherence Tomography Angiography，光学相干断层血管成像)技术的出现使得OCT的应用范围从仅仅的结构成像扩展到了功能成像。OCTA技术可以用于评估组织的血管状况，并监测血管网络的形态特征，包括血管形态和空间排列的病理变化。
当前的OCT技术与其他血管成像技术(如数字减影血管造影、核磁共振血管成像、CT(Computed Tomography，血管造影)相比，OCT技术具有更高的分辨率，能够对微血管进行成像。
尽管OCT技术在血管成像方面具有显著优势，但它也存在一些局限性。特别是在进行差分运算以提取动态信号时，血管下方静态组织的信号被保留，这导致了所谓的“拖尾效应”。这种效应可能会导致深部血流的识别准确性较低。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种血管成像方法、装置、设备及存储介质，旨在解决深部血流的识别准确性较低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种血管成像方法，所述血管成像方法包括如下步骤：
获取多张二维扫描结构图；
从每张所述二维扫描结构图中提取每个像素点的光衰减系数，生成各所述二维结构扫描图各自对应的光衰减系数横断面图像；
对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像。
可选地，所述获取二维扫描结构图的步骤包括：
通过光学相干断层扫描系统采集多张干涉光谱；
对所述干涉光谱，做傅里叶变换并消除直流项，得到样品结构信息，并基于所述样品结构信息生成二维扫描结构图。
可选地，所述通过光学相干断层扫描系统采集多张干涉光谱的步骤包括：
通过光学相干断层扫描系统对待测样本的相同位置进行多次采集，得到多张干涉光谱。
可选地，所述从每张所述二维扫描结构图中提取每个像素点的光衰减系数值的步骤包括：
从各所述二维扫描结构图中分别提取像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数；
将各所述二维扫描结构图的像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数输入预设光衰减系数算法中，得到各所述二维扫描结构图中每个像素点的光衰减系数，其中，所述预设光衰减系数算法为：
其中，I[z]是深度为z的像素点的光学相干断层扫描信号值，μ[z]是第i个像素点的光衰减系数，Δ是像素大小，N是像素数总数，I[N]是最后一个像素点N的光学相干断层扫描信号值，μ[N]是最后一个像素点N的光衰减系数。
可选地，所述从各所述二维扫描结构图中分别提取像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数的步骤之前，还包括：
基于各所述像素点的光学相干断层扫描信号值，拟合各所述光学相干断层扫描信号值得到常数项，从所述常数项中获取最后一个像素点的光衰减系数。
可选地，所述对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像的步骤包括：
将所述每个像素点的光衰减系数按照所述二维扫描结构图的张数进行去相关处理，得到血管图像，其中，所述去相关算法为：
其中D(x,z)为血管图像中横向坐标为x，深度坐标为z的像素点的去相关处理结果，OACn(x,z)是指光衰减系数横断面图像中横向坐标为x，深度坐标为z的像素点的光衰减系数，N是二维扫描结构图的张数。
可选地，所述对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像的步骤包括：
对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到初始图像；
对所述初始图像进行最大值投影，得到血管图像。
此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种血管成像装置，所述装置包括：
获取模块，获取多张二维扫描结构图；
转换模块，从每张所述二维扫描结构图中提取每个像素点的光衰减系数值，生成各所述二维结构扫描图各自对应的光衰减系数横断面图像；
处理模块，对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像。
此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种血管成像设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机处理程序，所述计算机处理程序配置为实现如上所述的血管成像方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机处理程序，所述计算机处理程序被处理器执行时实现如上所述的血管成像方法的步骤。
本发明提出了一种血管成像方法、装置、设备及存储介质，通过获取多张二维扫描结构图，从每张所述二维扫描结构图中提取每个像素点的光衰减系数值，生成各所述二维结构扫描图各自对应的光衰减系数横断面图像，实现了对扫描区域内不同深度的组织和物质的光学特性的详细分析和可视化；进而通过对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像，实现了去除静态组织部分图像的目的，从而可以得到动态变化的血管部分的血管图像。相比于采用OCT信号进行成像的方式，本申请采用不受上层血流和光强等因素影响的光衰减系数，可以有效避免红细胞之间的相互重叠、红细胞内部的流线结构以及血流对于深层组织信号的干扰，有效抑制了血管的尾部伪影，降低了拖尾效应对深层血流信息提取的干扰，提高了深部血管图像的信噪比，使得血管量化以及血管参数计算更加准确，实现了血管精准成像。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的血管成像设备的结构示意图；
图2为本发明血管成像方法一实施例的流程示意图；
图3为本发明实施例中的光衰减系数横断面图像的一种可行实施方式的示意图；
图4为本发明实施例中的光衰减系数横断面图像的一种可行实施方式的示意图；
图5为本发明实施例中的去相关处理后的血管图像的一种可行实施方式的示意图；
图6为本发明实施例中的OCTA技术对应的血管图像的一种可行实施方式的示意图；
图7为本发明实施例中的最大值投影得到的血管图像的一种可行实施方式的示意图；
图8为本发明实施例中的OCTA技术对应的血管图像的另一种可行实施方式的示意图；
图9为本发明中血管成像装置的一实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。
本发明实施例终端可以是PC，也可以是智能手机、平板电脑、电子书阅读器、MP3(Moving Picture Experts Group Audio Layer III，动态影像专家压缩标准音频层面3)播放器、MP4(Moving Picture Experts Group Audio Layer IV，动态影像专家压缩标准音频层面3)播放器、便携计算机等具有显示功能的可移动式终端设备。
如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
可选地，终端还可以包括摄像头、RF(Radio Frequency，射频)电路，传感器、音频电路、WiFi模块等等。其中，传感器比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示屏的亮度，接近传感器可在移动终端移动到耳边时，关闭显示屏和/或背光。作为运动传感器的一种，重力加速度传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别移动终端姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；当然，移动终端还可配置陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及计算机应用程序。
在图1所示的终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的计算机应用程序，并执行以下操作：
获取多张二维扫描结构图；
从每张所述二维扫描结构图中提取每个像素点的光衰减系数值，生成各所述二维结构扫描图各自对应的光衰减系数横断面图像；
对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的网络操作控制应用程序，还执行以下操作：
通过光学相干断层扫描系统采集多张干涉光谱；
对所述干涉光谱，做傅里叶变换并消除直流项，得到样品结构信息，并基于所述样品结构信息生成二维扫描结构图。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的网络操作控制应用程序，还执行以下操作：
通过光学相干断层扫描系统对待测样本的相同位置进行多次采集，得到多张干涉光谱。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的网络操作控制应用程序，还执行以下操作：
从各所述二维扫描结构图中分别提取像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数；
将各所述二维扫描结构图的像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数输入预设光衰减系数算法中，得到各所述二维扫描结构图中每个像素点的光衰减系数，其中，所述预设光衰减系数算法为：
其中，I[z]是深度为z的像素点的光学相干断层扫描信号值，μ[z]是第i个像素点的光衰减系数，Δ是像素大小，N是像素数总数，I[N]是最后一个像素点N的光学相干断层扫描信号值，μ[N]是最后一个像素点N的光衰减系数。
进一步地，在所述从各所述二维扫描结构图中分别提取像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数的操作之前，处理器1001可以调用存储器1005中存储的网络操作控制应用程序，还执行以下操作：
基于各所述像素点的光学相干断层扫描信号值，拟合各所述光学相干断层扫描信号值得到常数项，从所述常数项中获取最后一个像素点的光衰减系数。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的网络操作控制应用程序，还执行以下操作：
将所述每个像素点的光衰减系数按照所述二维扫描结构图的张数进行去相关处理，得到血管图像，其中，所述去相关算法为：
其中为血管图像中横坐标为x,深度坐标为z的像素点的去相关处理结果，OACn(x,z)是指光衰减系数横断面图像中横向坐标为x，深度坐标为z的像素点的光衰减系数，N是二维扫描结构图张数。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的网络操作控制应用程序，还执行以下操作：
对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到初始图像；
对所述初始图像进行最大值投影，得到血管图像。
本发明实施例提供了一种血管成像方法，参照图2，图2为本发明一种血管成像方法第一实施例的流程示意图。
本实施例中，所述血管成像方法包括：
步骤S10，获取多张二维扫描结构图；
本实施例方法的执行主体可以是一种血管成像装置，也可以是一种血管成像终端设备或服务器，本实施例以血管成像装置进行举例，该血管成像装置可以集成在具有数据处理功能的医疗器械、智能手机、计算机等终端设备上。
在本实施例中，需要说明的是，在医学领域，二维扫描结构图是指使用各种成像技术获取的图像，用于观察和分析人体内部结构。这些成像技术包括X射线、超声波扫描、磁共振成像(MRI，magnetic resonance imaging)和计算机断层扫描(CT,computedtomography)。这些技术在诊断、治疗规划和疾病监测方面起着至关重要的作用。在诊断过程中，医生使用这些扫描图像来检查体内器官、骨骼和其他组织的结构。二维扫描结构图还是通过医学成像技术获得的人体内部结构的平面视图。这些图像可以是静态的，也可以是动态的，提供有关组织、器官、骨骼和血管的详细视图。
在一可行实施方式中，血管成像之前还可以包括以下步骤：首先样本准备或设备准备，例如在眼科做OCT，患者可能需要扩瞳，以便更好地观察眼底，而技术人员会根据所需要的扫描类型调整设备，设备的设置可能会因扫描的具体目标区域不同而不同；进而进行扫描，样本需要固定，技术人员操作设备对目标区域进行扫描，扫描的速度通常很快；再次对设备收集反射回来的光波数据进行收集；最后设备根据收集回来的数据生成二维扫描结构图，这些图能够提供组织结构的详细信息。
作为一种示例，所述步骤S10包括：获取预先通过OCT设备采集并生成的二维扫描结构图像。
可选地，所述获取多张二维扫描结构图的步骤包括：
步骤S11，通过光学相干断层扫描系统采集多张干涉光谱；
步骤S12，对所述干涉光谱，做傅里叶变换并消除直流项，得到样品结构信息，并基于所述样品结构信息生成二维扫描结构图。
在本实施例中，需要说明的是，干涉光谱是指通过光的干涉原理获取的一系列光谱数据。干涉是指两束或多束光波相遇时产生的现象，其中光波的相位差会导致光强的增强或减弱。傅里叶变换是一种数学方法，可以将时间或空间域的信号转换为频率域的信号这一转换使得可以从光谱数据中提取出空间位置的信息。在相干断层扫描技术OCT中，傅里叶变换用于从干涉光谱中提取深度信息。直流项指的是频率为零的分量，即信号的平均值。在OCT的应用中，通常会忽略这一项，因为它不携带关于样本深度结构的有用信息。在一可行实施方式中，样品结构信息即为后向散射信息，是指从组织内部反射回来的光的信息，这些信息被OCT系统捕捉并用于重建组织的三维结构图像。这些图像能够展示组织的微观结构，包括不同层次的组织密度、形态等信息，这对于诊断和研究非常重要。此外，通过对采集的干涉光谱进行傅里叶变换并消除直流项，得到样品结构信息，根据样品结构信息可以得到二维扫描结构图，在一可行实施方式中，二维扫描结构图如图3所示。
作为一种示例，所述步骤S11-S12包括：首先通过光学相干断层扫描系统采集多张干涉光谱，OCT系统发射低相干光，照射到目标组织上，反射光和参考光在探测器上产生干涉。进而对干涉光谱进行傅里叶变换，通过傅里叶变换将信号从时间域(或空间域)转换到频率域，得到深度剖面信息。这种转换使得每一个频率分量可以对应到特定的组织深度，从而构建一个深度方向的反射强度分布图。然后消除直流项，获取样品结构信息，直流项是频率为零的部分，代表了整体的平均强度，消除直流项是为了去除非特异性的信号，聚焦来源于组织内部的特定深度的反射信号，剩下的信号即为样品结构信息，能够反映组织的微观结构和属性，进而基于所述样品结构信息生成二维扫描结构图，在对同一位置重复进行多次扫描的情况下，可以得到多张二维扫描结构图。
可选地，所述通过光学相干断层扫描系统采集多张干涉光谱的步骤包括：
通过光学相干断层扫描系统对待测样本的相同位置进行多次采集，得到多张干涉光谱。
在本实施例中，需要说明的是，多次采集可以平均掉随机噪声，从而提高信号的质量，提高信噪比。在医学成像中，较高的信噪比意味着图像的清晰度和可靠性会更好，这对于准确诊断至关重要。在任何测量过程中，都存在偶然误差。通过在同一位置进行多次采集，可以减少这些误差对最终结果的影响，减少偶然误差。多次采集有助于更准确地捕捉到组织的微小变化，特别是在观察微细结构或病理变化时，从而提高成像精度。
作为一种示例，首先OCT系统定位并稳定样本，精确定位待测样本的特定区域，并确保在整个采集过程中样本位置的稳定。进而，OCT系统发射低相干光束照射到样本的同一位置，反射光跟参考光束产生干涉效果，被探测器捕捉，每次光束照射都会产生一张干涉光谱。通过在同一个位置重复多次，每次记录下一张干涉光谱，可以得到多张干涉光谱。进而，对多张干涉光谱进行处理和分析数据，从收集到的多张干涉光谱中提取结构信息。多次采集得到的数据会被综合分析用来提高最终的成像质量。在相同位置进行多次采集，可以显著提高成像数据的可靠性，使得对组织结构的解读更为准确和详细。
步骤S20，从每张所述二维扫描结构图中提取每个像素点的光衰减系数值，生成各所述二维结构扫描图各自对应的光衰减系数横断面图像；
在本实施例中，需要说明的是，这个图像处理步骤依赖于先进的成像技术和计算机图像处理算法。通过分析光线在物质中的吸收情况，可以获取有关不同物体的详细信息。像素点是指图像的最小单元，每个像素点代表图像中的一个小区域，具有特定的颜色或灰度值。光衰减系数值表示光线穿过物质时的光衰减程度。它取决于物质的光学性质，如吸收、散射和折射。而光衰减系数横断面图像是基于光衰减系数值生成的图像，通常是二维图像，显示了在不同深度处的光衰减情况。在这一步骤中，可以通过与采集设备进行交互，从中获取原始的二维扫描结构图，然后，利用图像处理算法对每个像素点进行分析，计算光衰减系数值，并将其映射到对应的光衰减系数横断面图像上。
作为一种示例，所述步骤S20包括：可以分别对每个像素点进行处理，分析每个像素点在图像上的位置，并利用预设光衰减系数算法提取每个像素点的光衰减系数值，光衰减系数值表示了光线在穿越像素点所在的组织或物质时所受到的吸收、散射和衰减程度，计算光衰减系数值可能需要考虑多种光学特性，如光的波长、入射角度、组织密度等。而对于每张二维扫描结构图像，光衰减系数值会被映射到对应的位置，从而创建一个新的图像，即衰减系数横断面图像。这个图像与原始扫描图像具有相同的空间分辨率，每个像素的灰度值或颜色表示了在该位置的光衰减系数。通过多张图像处理，如果有多张二维扫描结构图像，重复进行上述步骤，生成每张二维扫描结构图像各自对应的光衰减系数横断面图像。光衰减系数横断面图像可以构建多层次的光衰减系数信息，反映了不同深度处的组织特性。这个过程的目标是将原始图像中的解剖结构转化为光衰减系数横断面图像，从而提供更多的信息以用于医学诊断、疾病研究、材料分析等应用。
可选地，所述从每张所述二维扫描结构图中提取每个像素点的光衰减系数值的步骤包括：
步骤S21，从各所述二维扫描结构图中分别提取像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数；
步骤S22，将各所述二维扫描结构图的像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数输入预设光衰减系数算法中，得到各所述二维扫描结构图中每个像素点的光衰减系数，其中，所述预设光衰减系数算法为：
其中，I[z]是深度为z的像素点的光学相干断层扫描信号值，μ[z]是第i个像素点的光衰减系数，Δ是像素大小，N是像素数总数，I[N]是最后一个像素点N的光学相干断层扫描信号值，μ[N]是最后一个像素点N的光衰减系数。
在本实施例中，需要说明的是，像素大小是指二维扫描结构图中单个像素的物理尺寸，通常以微米为单位，像素大小取决于系统的分辨率和扫描范围。像素数是指构成二维扫描结构图的总像素数量，像素数决定了图像的分辨率和细节级别。OCT信号值是指在OCT成像过程中，每个像素点捕获的光反射强度。不同组织的反射强度不同，因此OCT信号值可以用来分析组织的特性。二维扫描结构图的最后一个像素点可以反映组织深部的光吸收和散射特性。通过各所述二维扫描结构图中每个像素点的光衰减系数的计算，得到光衰减系数横断面图像，在一可行实施方式中，对样本进行处理得到的光衰减系数横断面图像如图4所示。
作为一种示例，所述步骤S21-S22包括：在获取二维扫描结构图后，首先提取像素大小和像素数，通过分析二维扫描结构图像以确定像素大小和图像中的总像素数。进而分析OCT信号值，每个像素点的OCT信号值被提取和记录。这些值可以通过对二维扫描图像的直接分析获得。最后计算光衰减系数，选取二维扫描结构图像中的最后一个像素点，分析其OCT信号值来计算光衰减系数。
可选地，所述从各所述二维扫描结构图中分别提取像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数的步骤之前，还包括：
基于各所述像素点的光学相干断层扫描信号值，拟合各所述光学相干断层扫描信号值得到常数项，从所述常数项中获取最后一个像素点的光衰减系数。
作为一种示例，首先收集OCT信号值，在OCTA成像过程中，对每个像素点的反射强度进行记录，形成一系列的信号值，进而应用拟合算法对这些信号值进行拟合。然后提取常数项，拟合过程产生的结果通常包括多个参数，其中的常数项与光衰减系数密切相关。最后计算光衰减系数，从拟合得到的常数项中提取最后一个像素点的光衰减系数。这个系数反映了最深部位组织对光的衰减程度。
在一可行实施方式中，基于I＝a·e^(-2μz)+b对所述光学相干断层扫描信号值进行拟合，其中，μ是指最后一个像素点的光衰减系数，因此在曲线拟合后，即可确定最后一个像素点的光衰减系数μ。
步骤S30，对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像。
在本实施例中，需要说明的是在医学成像中，光衰减系数横断面图像通常包含大量的噪声和干扰，这些干扰可能来自于成像设备、运动伪影或其他因素。去相关处理可以减少这些干扰，提高图像质量，以更准确地显示感兴趣的结构，如血管。
去相关处理是旨在降低图像中的噪声和不相关信息(除目标以外的干扰信息)，以提高所关注特定结构或特征的可见性。去相关处理可以通过应用各种滤波、空间域或频域处理技术来实现，以突出显示所需的图像特征。
作为一种示例，步骤S30包括：从原始的二维扫描结构图像中提取到每个像素点的光衰减系数值，并生成光衰减系数横断面图像之后，所述光衰减系数横断面图像包含了关于扫描区域不同深度处的光衰减信息。通过去相关处理，去相关处理目标是改善图像的质量、清晰度和对比度。在血管成像中，这一步的主要目标是去除组织部分的图像，减少图像中的噪声、伪影和不相关信息，以突出显示血管结构，使其更容易观察和分析。方法通常涉及应用各种滤波器、算法或数学变换来修改图像。进而进行图像处理步骤，在去相关处理中，每个光衰减系数横断面图像将被送入所选的去相关处理方法。这个方法将根据其算法规则对图像进行修改，以改善图像的质量和可视化效果。进而生成血管图像。经过去相关处理后，从每个光衰减系数横断面图像生成的图像将合并或组合在一起，以生成最终的血管图像。这个血管图像将突出显示血管结构，去除不相关的信息，提供清晰的视觉呈现。
可选地，所述对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像的步骤包括：
将所述每个像素点的光衰减系数按照所述二维扫描结构图的张数进行去相关处理，得到血管图像，其中，所述初始图像算法为：
其中为血管图像中横向坐标为x，深度坐标为z的像素点的去相关处理结果，OACn(x,z)是指光衰减系数横断面图像中横向坐标为x，深度坐标为z的像素点的光衰减系数，N是二维扫描结构图的张数。
在本实施例中，通过不同时间帧上同一位置的光衰减系数的变化，计算每个位置的去相关值，得到动态血流的血管图像。去相关处理结果转化成血管图像的方式可能是将有值的转化为1，无值的转化为0，利用二值化原理构建血管图像，也可能是将结果按比例转化。
在一可行实施方式中，通过去相关处理后得到图像，如图5所示，而传统的OCTA得到的图像如图6，通过对比可以看出经过去相关处理的图像伪影被抑制。
在另一可行实施方式中，进行血管成像的方式还可以为：利用差分运算，差分运算可以帮助区分动态的血流和静态的组织，从而得到血管的图像。差分运算是一种关键的图像处理步骤，用于从连续的B-scan图像中提取出血管图像。差分运算依赖于血流在连续图像帧之间产生的光强度变化。以下是差分运算的基本公式和实现步骤：
公式通常涉及以下数学公式：
ΔI(x,y,z)＝|I(x,y,z,t1)-I(x,y,z,t2)|
其中：ΔI(x,y,z)是某一体素(三维像素)在空间位置(x,y,z)的强度变化。I(x,y,z,t1)和I(x,y,z,t2)分别是在不同时间点t1和t2下该体素的光强度。这个公式的目的是计算在不同时间帧上同一位置的光强度变化，从而捕捉血流引起的变化。具体地，OCTA系统在相同的视网膜或其他组织位置连续快速地采集多个B-scan图像，每个B-scan图像代表一个时间点的组织横截面。选择时间点进行比较，确定用于差分运算的时间点t1，t2通常是连续的图像帧。计算差分图像，对于每个相同位置的体素，计算在t1和t2时间点上的光强度差I(x,y,z,t1)-I(x,y,z,t2)|，这个计算在整个图像上重复进行，以生成差分图像。在差分图像中，血流动态会导致较大的强度变化，而静态组织变化较小。通过分析强度变化的模式，可以区分出血管和非血管组织，生成血管图像，将高于特定阈值的强度变化区域标识为血管，从而生成血管图像。
可选地，所述对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像的步骤包括：
步骤S31，对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到初始图像；
步骤S32，对所述初始图像进行最大值投影，得到血管图像。
在本实施例中，需要说明的是，这个过程主要涉及去相关处理和最大值投影两个关键步骤。光衰减系数横断面图像是使用OCTA技术获得的，显示了组织中不同深度处的光衰减情况，其中光衰减系数的变化可以揭示组织的不同特性，如血管和其他结构。最大值投影是一种图像处理方法，通过沿某一方向(如深度方向)提取最大强度值来生成二维图像，用于突出显示特定的结构，如血管网络。同时，经过最大值投影得到血管图像如图7，而传统的OCTA方法得到的血管图像如图8。
作为一种示例，所述步骤S31-S32包括：通过在前一个步骤中，对光衰减系数横断面图像进行去相关处理，减少连续帧间的相关性，可以更好地识别血管内的血流动态，动态区域在连续帧间的变化会比静态区域更显著。进而执行最大值投影，对去相关后的血管横断面图像应用最大值投影技术，通过沿垂直于视网膜表面的方向分析每个点的最大强度值，从而生成血管的二维图像。这种方法可以有效地突出显示血管网络结构。总的来说，通过对光衰减系数横断面图像进行去相关处理和最大值投影，能够生成详细的血管图像。
在本实施例中，通过获取多张二维扫描结构图，从每张所述二维扫描结构图中提取每个像素点的光衰减系数值，生成各所述二维结构扫描图各自对应的光衰减系数横断面图像，实现了对扫描区域内不同深度的组织和物质的光学特性的详细分析和可视化；进而通过对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像，实现了去除静态组织部分图像的目的，从而可以得到动态变化的血管部分的血管图像。相比于采用OCT信号进行成像的方式，本申请采用不受上层血流和光强等因素影响的光衰减系数，可以有效避免红细胞之间的相互重叠、红细胞内部的流线结构以及血流对于深层组织信号的干扰，有效抑制了血管的尾部伪影，降低了拖尾效应对深层血流信息提取的干扰，提高了深部血管图像的信噪比，使得血管量化以及血管参数计算更加准确，实现了血管精准成像。
参照图9，本发明血管成像方法第一实施例提供一种血管成像装置，所述装置包括：获取模块10，用于获取多张二维扫描结构图；
转换模块20，用于从每张所述二维扫描结构图中提取每个像素点的光衰减系数值，生成各所述二维结构扫描图各自对应的光衰减系数横断面图像；
处理模块30，用于对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像。
进一步地，所述获取模块10，还用于：
通过光学相干断层扫描系统采集多张干涉光谱；
对所述干涉光谱，做傅里叶变换并消除直流项，得到样品结构信息，并基于所述样品结构信息生成二维扫描结构图。
更进一步地，所述获取模块10，还用于：
通过光学相干断层扫描系统对待测样本的相同位置进行多次采集，得到多张干涉光谱。
进一步地，所述转换模块20，还用于：
从各所述二维扫描结构图中分别提取像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数；
将各所述二维扫描结构图的像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数输入预设光衰减系数算法中，得到各所述二维扫描结构图中每个像素点的光衰减系数，其中，所述预设光衰减系数算法为：
其中，I[z]是深度为z的像素点的光学相干断层扫描信号值，μ[z]是第i个像素点的光衰减系数，Δ是像素大小，N是像素数总数，I[N]是最后一个像素点N的光学相干断层扫描信号值，μ[N]是最后一个像素点N的光衰减系数。
更进一步地，在所述从各所述二维扫描结构图中分别提取像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数的操作之前，所述血管成像装置还包括拟合模块，所述拟合模块用于：
基于各所述像素点的光学相干断层扫描信号值，拟合各将所述光学相干断层扫描信号值得到常数项，从所述常数项中获取最后一个像素点的光衰减系数。
进一步地，所述处理模块30，还用于：
将所述每个像素点的光衰减系数按照所述二维扫描结构图的张数进行去相关处理，得到血管图像，其中，所述去相关算法为：
其中为血管图像中横向坐标为x，深度坐标为z的像素点的去相关处理结果，OACn(x,z)是指光衰减系数横断面图像中横向坐标为x，深度坐标为z的像素点的光衰减系数，N是二维扫描结构图的张数。
更进一步地，所述处理模块30，还用于：
对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到初始图像；
对所述初始图像进行最大值投影，得到血管图像。
此外，本发明还提出一种血管成像设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机处理程序，所述计算机处理程序配置为实现如上所述的血管成像方法的步骤。
此外，一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机处理程序，所述计算机处理程序被处理器执行时实现如上所述的血管成像方法的步骤。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种血管成像方法，其特征在于，所述血管成像方法包括以下步骤：
获取多张二维扫描结构图；
从每张所述二维扫描结构图中提取每个像素点的光衰减系数值，生成各所述二维结构扫描图各自对应的光衰减系数横断面图像；
对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像。
2.如权利要求1所述的血管成像方法，其特征在于，所述获取多张二维扫描结构图的步骤包括：
通过光学相干断层扫描系统采集多张干涉光谱；
对所述干涉光谱，做傅里叶变换并消除直流项，得到样品结构信息，并基于所述样品结构信息生成二维扫描结构图。
3.如权利要求2所述的血管成像方法，其特征在于，所述通过光学相干断层扫描系统采集多张干涉光谱的步骤包括：
通过光学相干断层扫描系统对待测样本的相同位置进行多次采集，得到多张干涉光谱。
4.如权利要求1所述的血管成像方法，其特征在于，所述从每张所述二维扫描结构图中提取每个像素点的光衰减系数值的步骤包括：
从各所述二维扫描结构图中分别提取像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数；
将各所述二维扫描结构图的像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数输入预设光衰减系数算法中，得到各所述二维扫描结构图中每个像素点的光衰减系数，其中，所述预设光衰减系数算法为：
其中，I[z]是深度为z的像素点的光学相干断层扫描信号值，μ[z]是第i个像素点的光衰减系数，Δ是像素大小，N是像素数总数，I[N]是最后一个像素点N的光学相干断层扫描信号值，μ[N]是最后一个像素点N的光衰减系数。
5.如权利要求4所述的血管成像方法，其特征在于，所述从各所述二维扫描结构图中分别提取像素大小、像素数、像素点的光学相干断层扫描信号值、最后一个像素点的光衰减系数的步骤之前，还包括：
基于各所述像素点的光学相干断层扫描信号值，拟合各所述光学相干断层扫描信号值得到常数项，从所述常数项中获取最后一个像素点的光衰减系数。
6.如权利要求1所述的血管成像方法，其特征在于，所述对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像的步骤包括：
将所述每个像素点的光衰减系数按照所述二维扫描结构图的张数进行去相关处理，得到血管图像，其中，所述去相关算法为：
其中为血管图像中横向坐标为x，深度坐标为z的像素点的去相关处理结果，OACn(x,z)是指光衰减系数横断面图像中横向坐标为x，深度坐标为z的像素点的光衰减系数，N是二维扫描结构图的张数。
7.如权利要求1所述的血管成像方法，其特征在于，所述对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像的步骤包括：
对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到初始图像；
对所述初始图像进行最大值投影，得到血管图像。
8.一种基于光衰减系数去相关血管成像装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，获取多张二维扫描结构图；
转换模块，从每张所述二维扫描结构图中提取每个像素点的光衰减系数值，生成各所述二维结构扫描图各自对应的光衰减系数横断面图像；
处理模块，对各所述光衰减系数横断面图像进行去相关处理，得到血管图像。
9.一种基于光衰减系数去相关血管成像设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机处理程序，所述计算机处理程序配置为实现如权利要求1至7任一项所述的血管成像方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机处理程序，所述计算机处理程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的血管成像方法的步骤。
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