[发明专利]皮肤光学相干层析图像配准的方法

说明书

一种皮肤光学相干层析图像的配准方法，首先对采集的两组快速扫描方向正交的光学相干层析三维数据集进行预处理，再利用多层分辨率法与梯度优化法对两组数据集进行先纵向后整体的两步配准，消除运动伪影。完成配准后，将两组三维数据集进行加权融合，并沿纵向累加得到二维图像。本发明可以消除受运动影响严重的皮肤光学相干层析图像中的运动伪影，并通过图像融合提高了图像质量。

技术领域

本发明涉及光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，简称OCT)，特别是一种皮肤光学相干层析图像配准的方法。

背景技术

光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，以下简称OCT)是一种非侵入、高分辨率、可在体检测生物组织内部微结构的生物医学光学成像技术。1991年，美国麻省理工学院的J.G.Fujimoto和D.Huang等人首先提出了此概念，并对视网膜和冠状动脉进行了离体成像。OCT可分为时域OCT(Time Domain OCT，TDOCT)和频域OCT(Fourier DomainOCT，FDOCT)。频域OCT相比时域OCT，成像速度更快且信噪比更高。目前OCT技术已被广泛应用于眼科、皮肤科、心血管等领域的临床诊断和研究。

光学相干层析微血管造影技术(Optical Coherence Tomography Angiography,OCTA)是OCT技术的功能化拓展，不但可以获得样品的结构差异，而且可以得到层析的血管图像。OCTA利用血红细胞等粒子运动引起的干涉信号变化，计算得到组织中的三维血液灌注图。相比于FA与ICGA，OCTA是一种可以提供更加完善的组织结构和血管结构信息的三维无标记、安全、快速的成像手段。OCTA最初主要用于视网膜微血管成像，随后在皮肤微血管成像方面也得到了应用。

OCTA数据采集时需要在同一位置连续采集具有一定时间间隔的B-scan，通过比较B-scan之间的去相关信号以重建微血管图像。数据采集过程中，不可避免地会受到样品运动、环境噪声、系统振动等影响，使数据不连续，并表现为血管图像的扭曲和断裂，在图像中产生运动伪影。样品运动造成的伪影会严重降低OCTA的成像质量，并影响对组织微血管的定量研究。样品运动有多种来源，如呼吸和心搏、被测部位不自主的抖动等。即使很小的运动，如心搏在皮肤中造成的微米级运动，都会增加背景噪声，最终影响血管成像效果。数据采集的时间间隔越长，运动伪影越严重。因此在OCTA的血管提取算法中，运动伪影的消除是一项关键内容。伪影消除的主要方法是图像配准，即利用变换、插值、位移等方法将图像中受运动影响产生的扭曲、断裂等校正，得到无运动伪影的图像。

现有的OCT伪影消除方法主要基于硬件方法和软件方法。

硬件方法中，一种方式是使用高速OCT以减少采集时间进而减少采样中的运动(参见在先技术[1]Z.Zhi et al.,“4D optical coherence tomography-based micro-angiography achieved by 1.6-MHz FDML swept source,”Opt.Lett.40(8),1779–1782(2015).)；另一种方式是使用外加的仪器探测采集中的运动以使系统重新扫描以消除运动影响(参见在先技术[2]B.Braaf et al.,“Real-time eye motion correction in phase-resolved OCT angiography with tracking SLO,”Biomed.Opt.Express 4(1),51–65(2013).)。但硬件方法中，使用高速OCT的方式增加了系统成本，使用外加仪器的方式增加了系统复杂度和成本。