JP2016202900A - 最適な信号処理によるoct血管造影法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光干渉断層法(OCT)による血管造影イメージングのための方法及びシステムを、比率および血管造影偏差に基づく計算を用いて説明する。動きを決定するためにこれらの計算を使用する際、任意のフレーム間の並べ替えを適用してよく、計算後の投影可視化のための非線形結果を平均化してよく、一致が不十分な場合にはAライン単位で除去してよく、結果の向上のために窓関数を用いてよく、データを取得する際に部分スペクトルを使用してもよく、使用するピクセルを決定するために最小強度閾値を用いてよい。
【選択図】図4
Description
比に基づく値は、可変入力として、2つの強度の比に対応する値を受け取る関数にしたがって計算される。
比に対応する値は、2つのOCT画像の間の対数スケールの強度情報の差である。
比に基づく値は、2つの強度の比で表される。
比に基づく値は、1回目に取得したOCT画像の第1の画素値を2回目に取得したOCT画像の第2の画素値で除算することにより求められる。
比に基づく値は、複数回取得されたOCT画像のうちの1対または複数対の比率計算と実質的に同等または対応している。
比に基づく値は、複数回のうちの少なくとも2回におけるOCT画像に対して求められる。
OCT画像のX−Y位置について比に基づく値を平均化する工程と、平均化された値を基準と比較する工程と、基準を満たさない比に基づく値を除外する工程と、をさらに含む。
平均化の工程、比較の工程、および除外の工程は、Aラインごとに実行される。
OCT画像を生成する前、血管造影画像を生成する前、および/またはOCT画像および/または血管造影画像を表示する前に、取得されたデータをフィルタリングする工程をさらに含み、そのフィルタ特性は、生成または表示される画像に基づいて、深さ、奥行き寸法、または血管系の種類によってカスタマイズされる。
表示の工程は、少なくとも1つの高解像度OCT画像および/またはOCT血管造影画像、および少なくとも1つのフィルタリングされたOCT画像および/またはOCT血管造影画像を表示することを含む。
取得されたOCTデータに基づいて被検体ボリュームのOCT画像を生成する工程をさらに含む。
OCT光源の部分スペクトルを用いてOCT画像のうちの少なくとも1つを生成する。
OCT画像は、インターフェログラムに関数を適用することによって、または包絡線を有するインターフェログラムから生成され、構造的OCT画像を生成するための等価雑音帯域幅(ENBW)は、血管造影OCT画像を生成するためのENBWよりも大きい。
血管造影OCT画像を生成するためENBWは1.23未満である。
包絡線は、離散フーリエ変換が適用される直前のインターフェログラムの包絡線である。
NがBスキャンの繰り返し数を表し、Mがスペクトル分割数を表し、AnおよびAmが後続の画像の画素値を表すとき、値のうちの少なくとも1つは、次式により求められる値よりも、複数回取得されたOCT画像の間の非相関に対して高い感度を達成する。
値は、最小強度閾値よりも大きい値を有する画素に対してのみ有効または使用される。
最小強度閾値は、OCT画像の少なくとも一部の画素のヒストグラムまたはソートされたリストにしたがって画素強度の所定のパーセンタイルにおける画素強度を選択することにより決定される。
画素強度は、OCT画像の背景信号にのみ対応している。
画素強度は、OCT画像の背景信号以上のものに対応している。
OCTデータのAスキャンは、1MHz未満のレートで取得される。
OCTデータのAスキャンは、25kHzから800kHzの間のレートで取得される。
血管造影偏差の値は、1回目と2回目に取得された画像の間で計算される。
血管造影偏差の値は、複数回のうちの少なくとも2回におけるOCT画像に対して計算される。
OCT画像のX−Y位置について血管造影偏差の値を平均化する工程と、平均化された値を基準と比較する工程と、基準を満たさない血管造影偏差の値を除外する工程と、をさらに含む。
平均化の工程、比較の工程、および除外の工程は、Aラインごとに実行される。
OCT画像を生成する前、血管造影画像を生成する前、および/またはOCT画像および/または血管造影画像を表示する前に、取得されたデータをフィルタリングする工程をさらに含み、そのフィルタ特性は、生成または表示される画像に基づいて、深さ、奥行き寸法、または血管系の種類によってカスタマイズされる。
表示の工程は、少なくとも1つの高解像度OCT画像および/またはOCT血管造影画像、および少なくとも1つのフィルタリングされたOCT画像および/またはOCT血管造影画像を表示することを含む。
取得されたOCTデータに基づいて被検体ボリュームのOCT画像を生成する工程をさらに含む。
OCT光源の部分スペクトルを用いてOCT画像のうちの少なくとも1つを生成する。
OCT画像は、インターフェログラムに関数を適用することによって、または包絡線を有するインターフェログラムから生成され、構造的OCT画像を生成するための等価雑音帯域幅(ENBW)は、血管造影OCT画像を生成するためのENBWよりも大きい。
血管造影OCT画像を生成するためENBWは1.23未満である。
包絡線は、離散フーリエ変換が適用される直前のインターフェログラムの包絡線である。
NがBスキャンの繰り返し数を表し、Mがスペクトル分割数を表し、AnおよびAmが後続の画像の画素値を表すとき、値のうちの少なくとも1つは、次式により求められる値よりも、複数回取得されたOCT画像の間の非相関に対して高い感度を達成する。
値は、最小強度閾値よりも大きい値を有する画素に対してのみ有効または使用される。
最小強度閾値は、OCT画像の少なくとも一部の画素のヒストグラムまたはソートされたリストにしたがって画素強度の所定のパーセンタイルにおける画素強度を選択することにより決定される。
OCTデータのAスキャンは、1MHz未満のレートで取得される。
OCTデータのAスキャンは、25kHzから800kHzの間のレートで取得される。
血管造影偏差の値は、対数正規偏差値または幾何標準偏差値である。
ここで、abs()は絶対値を取る演算であり、log()は任意の底の対数を取る演算であり、mとnは等しくない任意の2つの画像を表す。値は、複数回取得されたOCT画像の1対または複数対の比率計算と実質的に同等または対応していてもよい。値は、複数回のうち少なくとも2回におけるOCT画像のために計算されてもよい。ここで言う複数回は、上記複数回の任意の順列によって決定されたものである。順列は任意に選択されてもよい。血管造影法はさらに、OCT画像のX−Y位置について比に基づく値または血管造影偏差の値を平均化し、平均化された値と基準を比較し、基準を満たしていない比に基づく値を除外する工程を含んでもよい。平均化、比較、および除外はAラインごとに実行されてもよい。血管造影法はさらに、比に基づく値または血管造影偏差の値を平均化する工程を含む。比に基づく値または血管造影偏差の値は、単一のAライン内または複数のラインにわたる範囲において平均化されてもよい。血管造影法はさらに、OCT画像および/または血管造影画像を表示する工程を含んでもよい。血管造影法はさらに、OCT画像を生成する前、血管造影画像を生成する前、および/またはOCT画像および/または血管造影画像を表示する前に、取得したデータをフィルタリングする工程をさらに含んでもよい。フィルタ特性は、生成または表示される画像に基づいて、深さ、奥行き寸法、または血管系の種類によってカスタマイズされてもよい。表示は少なくとも、3Dレンダリングによる視覚化、または、高解像度OCT画像および/またはOCT血管造影画像、および少なくとも1つのフィルタリングされたOCT画像および/またはOCT血管造影画像を含んでもよい。OCT画像および/またはOCT血管造影画像は正面画像またはBスキャンであってもよい。血管造影法は代わりに、被検体ボリュームのOCTデータを取得する工程(このOCTデータは、被検体ボリューム内の少なくとも1つの位置に対して複数回取得される)と、対象領域について複数回取得されたOCT画像を生成する工程とを含んでもよい。OCT画像を生成する工程においては、窓関数が用いられないか、或いは、1.23未満の等価雑音帯域幅(ENBW)を有する窓関数、1.23未満のENBWを有するスペクトル再成形、またはそれらの任意の組み合わせが適用されてもよい。構造的OCT画像は、所定のレベルに等しいまたは所定のレベル以上の等価雑音帯域幅(ENBW)と包絡線を有するOCTデータのインターフェログラムから生成され、および/または、血管造影計算のための画像は、所定のレベル未満の等価雑音帯域幅(ENBW)と包絡線を有するOCTデータのインターフェログラムから生成され、包絡線は、離散フーリエ変換が適用される直前のインターフェログラムの包絡線であってもよい。部分スペクトルを用いてOCT画像を生成してもよい。構造的OCT画像は第1のパラメータセットを用いて処理され、血管造影計算のための画像は第2のパラメータセットを用いて処理されてもよい。第1のパラメータセットは1.23以上のENBWを有する窓関数を含み、第2のパラメータセットは1.23未満のENBWを有する窓関数、1.23未満のENBWを有するスペクトル再成形、またはそれらの組み合わせを含むか、もしくは窓関数を含まなくてもよい。値のうち少なくとも1つは、次式により求められる値よりも非相関に対して高い感度を達成してよい。
ここで、NはBスキャンの繰り返し数を表し、Mはスペクトル分割数を表し、AnおよびAmは後続の画像の画素値を表す。値は、最小強度閾値よりも大きい値を有する画素についてのみ計算されてもよい。最小強度閾値は、弱い前景信号に応じて計算されてもよい。最小強度閾値は、OCT画像の少なくとも一部のヒストグラムまたはソートされたリストにおける画素強度の所定のパーセンタイルでの画素強度を選択することによって決定されてもよい。画素強度が最少から最大に向かって順序付けられている場合、パーセンタイルは25%から30%、または50%から75%の間であってもよい。最小強度閾値は、所定の画素強度パーセンタイルに応じて自動的に決定されてもよい。Aスキャンは1MHz未満のレートで得られてよい。また、Aスキャンは25kHzと800kHzの間のレートで得られてよい。血管造影偏差の値は、対数正規偏差値または幾何標準偏差値であってもよい。
ここで、NはBスキャンの繰り返し数であり、Mはスペクトル分割数である。この式は、脱相関の程度を示す0と1の間の値を提供する。換言すれば、値が低いことは、値の各集合の間の相関度が高いことを示し、値が高いことは、そのような相関の程度が低いことに対応する。高い脱相関の程度は、動き、および、(拡張により)流れに関連付けられる。実際には、SSADAには多くの欠陥がある。例えば、従来、振幅脱相関式における非相関演算は、隣接するフレームの間に限定されている。言い換えれば、SSADAにおけるフレーム間の演算は、隣接するフレームの組み合わせに制限されている。また、OCT画像は処理の初期段階ではぼやけているので、その低解像性(ブラー)が血管造影データに反映されてしまい、元のデータにおいて解像可能であったかもしれないいくつかの特徴を区別できないことがある。
ここで、I(x,y)はOCT信号強度であり、Nは所定の位置にてスキャンされたBスキャンの組み合わせの数であり、iとjはフレームの任意の所定の組み合わせにおける2つのフレームを表す。または、以下に説明するように、例えば、中央値または他の分位値、最小値、最大値、または幾何平均を含む任意の数の演算によって平均化関数を代替的に実現することができる。
ここで、比率は、フレームペアの比の対数の絶対値をとることにより求められる。これは高い片側比の対数をとることと等価である。この対数の底は任意であってよく、mおよびnは任意の2つの画像を示す(mはnと等しくない)。また、閾値は、例えば、1より大きい任意の絶対値がそのレベルで飽和するように、任意的に対数比の結果に適用することができる。相対的な結果は等価であるから、対数計算は任意の底で行うことができる。それでも、表示ステップ410(後述)のパラメータ化に応じて、対数の底の選択は影響力が強い可能性がある。しかし、選択された底の影響力に対抗するために表示処理を正規化することができる。
しかし、対数を用いた比率の計算はリニアスケールでの計算ではないので、さらなる非線形統計計算を行うことにより、流れが弱い領域に対する相対感度を大幅に下げることができる。例えば、上記の計算をさらに二乗した場合、相対感度が二乗される。1未満の値(例えば、表1に示すような0.011)に対して、二乗値は約100(0.0112=0.000121)倍小さくなる。このような感度は、線形計算や振幅脱相関法に比べて劣っている。
表1:様々な計算法における相対感度の比較
表1から分かるように、比に基づく方法は、振幅脱相関よりも1に近い比率に対してより感度が高い(例えば、表1の「高い片側比」の列の1.025から1.10)。これの結果は、少ない血流に対する感度および線形性を増加させる。比に基づく方法の結果は大きな血流(より高い「高い片側比」)に関しても有意に大きい。上述したように、線形比率法(「反転比」および「比マイナス1」)は、低血流および中〜高血流について、対数比法よりも優れた相対感度特性を有する。なお、表1および以下のすべての表は、代替的に、片側の低い値に関して提示されてもよい。
表2:基準比1.250に基づく低血流の相対的内的方法の感度
表3:基準比1.500に基づく低血流の相対的内的方法の感度
表から分かるように、比に基づく方法のそれぞれは、振幅脱相関と比べて低血流検出において有意に高い感度を達成する。
表4:基準比1.250の振幅脱相関に対する相対的優位性
表5:基準比1.500の振幅脱相関に対する相対的優位性
Claims (39)
- 複数回取得された被検体ボリュームのOCTデータから生成されたOCT画像の比に基づく値を、前記複数回取得された前記OCT画像の各画素を比較することによって計算する工程と、
前記値に基づき血管造影画像を生成する工程と、
前記OCT画像および/または前記血管造影画像を表示、レンダリングおよび/または格納する工程と、を含み、
前記値が比に基づく値を含む場合、前記比に基づく値は非線形演算によって変更されない
ことを特徴とするOCT血管造影法。 - 前記比に基づく値は、2つの強度の比に対応する値を可変入力として受け取る関数にしたがって計算される
ことを特徴とする請求項1に記載のOCT血管造影法。 - 前記比に対応する前記値は、2つのOCT画像の間の対数スケールの強度情報の差である
ことを特徴とする請求項2に記載のOCT血管造影法。 - 前記比に基づく値は、2つの強度の比で表される
ことを特徴とする請求項1に記載のOCT血管造影法。 - 前記比に基づく値は、1回目に取得したOCT画像の第1の画素値を2回目に取得したOCT画像の第2の画素値で除算することにより求められる
ことを特徴とする請求項1に記載のOCT血管造影法。 - 前記比に基づく値は、前記複数回取得されたOCT画像のうちの1対または複数対の比率計算と実質的に同等または対応している
ことを特徴とする請求項1に記載のOCT血管造影法。 - 前記比に基づく値は、前記複数回のうちの少なくとも2回におけるOCT画像に対して求められる
ことを特徴とする請求項1に記載のOCT血管造影法。 - 前記OCT画像のX−Y位置について前記比に基づく値を平均化する工程と、
平均化された値を基準と比較する工程と、
前記基準を満たさない比に基づく値を除外する工程と、をさらに含む
ことを特徴とする請求項1に記載のOCT血管造影法。 - 前記平均化の工程、前記比較の工程、および前記除外の工程は、Aラインごとに実行される
ことを特徴とする請求項8に記載のOCT血管造影法。 - 前記OCT画像を生成する前、前記血管造影画像を生成する前、および/または前記OCT画像および/または前記血管造影画像を表示する前に、前記取得されたデータをフィルタリングする工程をさらに含み、
そのフィルタ特性は、生成または表示される画像に基づいて、深さ、奥行き寸法、または血管系の種類によってカスタマイズされる
ことを特徴とする請求項1に記載のOCT血管造影法。 - 前記表示の工程は、少なくとも1つの高解像度OCT画像および/またはOCT血管造影画像、および少なくとも1つのフィルタリングされたOCT画像および/またはOCT血管造影画像を表示することを含む
ことを特徴とする請求項10に記載のOCT血管造影法。 - 前記取得されたOCTデータに基づいて前記被検体ボリュームの前記OCT画像を生成する工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項1に記載のOCT血管造影法。 - OCT光源の部分スペクトルを用いて前記OCT画像のうちの少なくとも1つを生成する
ことを特徴とする請求項12に記載のOCT血管造影法。 - OCT画像は、インターフェログラムに関数を適用することによって、または包絡線を有するインターフェログラムから生成され、
構造的OCT画像を生成するための等価雑音帯域幅(ENBW)は、血管造影OCT画像を生成するためのENBWよりも大きい
ことを特徴とする請求項1に記載のOCT血管造影法。 - 前記血管造影OCT画像を生成するためENBWは1.23未満である
ことを特徴とする請求項14に記載のOCT血管造影法。 - 前記包絡線は、離散フーリエ変換が適用される直前のインターフェログラムの包絡線である
ことを特徴とする請求項14に記載のOCT血管造影法。 - 前記値は、最小強度閾値よりも大きい値を有する画素に対してのみ有効または使用される
ことを特徴とする請求項1に記載のOCT血管造影法。 - 前記最小強度閾値は、前記OCT画像の少なくとも一部の画素のヒストグラムまたはソートされたリストにしたがって画素強度の所定のパーセンタイルにおける画素強度を選択することにより決定される
ことを特徴とする請求項18に記載のOCT血管造影法。 - 前記OCTデータのAスキャンは、1MHz未満のレートで取得される
ことを特徴とする請求項1に記載のOCT血管造影法。 - 前記OCTデータのAスキャンは、25kHzから800kHzの間のレートで取得される
ことを特徴とする請求項1に記載のOCT血管造影法。 - 複数回取得された被検体ボリュームのOCTデータから生成されたOCT画像の血管造影偏差の値を、前記複数回取得された前記OCT画像の各画素を比較することによって計算する工程と、
前記値に基づき血管造影画像を生成する工程と、
前記OCT画像および/または前記血管造影画像を表示、レンダリングおよび/または格納する工程と、を含み、
前記値が比に基づく値を含む場合、前記比に基づく値は非線形演算によって変更されない
ことを特徴とするOCT血管造影法。 - 前記血管造影偏差の値は、1回目と2回目に取得された画像の間で計算される
ことを特徴とする請求項22に記載のOCT血管造影法。 - 前記血管造影偏差の値は、前記複数回のうちの少なくとも2回におけるOCT画像に対して計算される
ことを特徴とする請求項22に記載のOCT血管造影法。 - 前記OCT画像のX−Y位置について前記血管造影偏差の値を平均化する工程と、
平均化された値を基準と比較する工程と、
前記基準を満たさない血管造影偏差の値を除外する工程と、をさらに含む
ことを特徴とする請求項22に記載のOCT血管造影法。 - 前記平均化の工程、前記比較の工程、および前記除外の工程は、Aラインごとに実行される
ことを特徴とする請求項25に記載のOCT血管造影法。 - 前記OCT画像を生成する前、前記血管造影画像を生成する前、および/または前記OCT画像および/または前記血管造影画像を表示する前に、前記取得されたデータをフィルタリングする工程をさらに含み、
そのフィルタ特性は、生成または表示される画像に基づいて、深さ、奥行き寸法、または血管系の種類によってカスタマイズされる
ことを特徴とする請求項22に記載のOCT血管造影法。 - 前記表示の工程は、少なくとも1つの高解像度OCT画像および/またはOCT血管造影画像、および少なくとも1つのフィルタリングされたOCT画像および/またはOCT血管造影画像を表示することを含む
ことを特徴とする請求項27に記載のOCT血管造影法。 - 前記取得されたOCTデータに基づいて前記被検体ボリュームの前記OCT画像を生成する工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項22に記載のOCT血管造影法。 - OCT光源の部分スペクトルを用いて前記OCT画像のうちの少なくとも1つを生成する
ことを特徴とする請求項29に記載のOCT血管造影法。 - OCT画像は、インターフェログラムに関数を適用することによって、または包絡線を有するインターフェログラムから生成され、
構造的OCT画像を生成するための等価雑音帯域幅(ENBW)は、血管造影OCT画像を生成するためのENBWよりも大きい
ことを特徴とする請求項22に記載のOCT血管造影法。 - 前記血管造影OCT画像を生成するためENBWは1.23未満である
ことを特徴とする請求項31に記載のOCT血管造影法。 - 前記包絡線は、離散フーリエ変換が適用される直前のインターフェログラムの包絡線である
ことを特徴とする請求項31に記載のOCT血管造影法。 - 前記値は、最小強度閾値よりも大きい値を有する画素に対してのみ有効または使用される
ことを特徴とする請求項22に記載のOCT血管造影法。 - 前記最小強度閾値は、前記OCT画像の少なくとも一部の画素のヒストグラムまたはソートされたリストにしたがって画素強度の所定のパーセンタイルにおける画素強度を選択することにより決定される
ことを特徴とする請求項35に記載のOCT血管造影法。 - 前記OCTデータのAスキャンは、1MHz未満のレートで取得される
ことを特徴とする請求項22に記載のOCT血管造影法。 - 前記OCTデータのAスキャンは、25kHzから800kHzの間のレートで取得される
ことを特徴とする請求項22に記載のOCT血管造影法。 - 前記血管造影偏差の値は、対数正規偏差値または幾何標準偏差値である
ことを特徴とする請求項22に記載のOCT血管造影法。
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