[发明专利]用于SS-OCT手术导航系统的OCT图像矫正方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于SS‑OCT手术导航系统的OCT图像矫正方法及系统，该包括以下步骤：1)对于畸变OCT图像，根据手术刀与组织结构的相对位置将OCT图像中的目标区域分割为三部分，记为区域Ⅰ、区域Ⅱ和区域Ⅲ；2)对区域Ⅰ的竖向畸变进行矫正；3)对区域Ⅱ的畸变进行矫正；4)区域Ⅲ作为参照，不作处理，获得矫正后的OCT图像。本发明通过术中手术刀与组织结构的位置关系设置基准点，利用基准点对OCT图像进行区域划分，然后根据各个区域的特点针对性地进行畸变矫正，有效地消除了手术过程中由折射与散射效应所带来的图像畸变，使得OCT图像更为直观形象，为病灶的定位、临近组织的观察、手术的实施都带来了极大的便利。

技术领域

本发明涉及领域，特别涉及一种用于SS-OCT手术导航系统的OCT图像矫正方法及系统。

背景技术

光学相干层析成像技术(Optical coherence tomography,OCT)作为一种非接触式断层成像技术，具有高分辨率、高灵敏度等特点，在医学成像方面获得了广泛的应用。目前，OCT技术多用于眼科成像，其不仅可以显示角膜、虹膜、巩膜等宏观结构，还可以提供小梁网、视交叉管、Schlemm氏管等微观结构的图像，已然成为眼科疾病诊断与治疗中的重要辅助手段。根据术前采集的OCT二维图像，医生可以进行手术路径的规划、组织病变的判断、实时手术的导航以及手术效果的评估，在减少手术创伤的同时缩短了手术时间。OCT技术已经成为眼科手术导航中不可或缺的一环。随着高速扫频光学相干层析成像技术(Sweptsource optical coherence tomography,SS-OCT)的发展，OCT的轴向扫描速度达到了数百kHz，同时其成像深度和灵敏度也获得了较大的提升，实现了在手术过程中对人体组织内部断层、手术器械的实时成像，这使得基于SS-OCT的手术导航系统在临床领域得到了飞速发展。然而，在实际应用中基于SS-OCT的手术导航系统仍存在一系列问题，其中最令医生所诟病的就是成像过程中由不同组织结构的折射效应与散射效应所带来的图像扭曲问题。

生物组织对于光而言不是完全透明的，光子在组织中传播时会与其发生相互作用，进而产生吸收、散射、折射和反射的现象，SS-OCT正是利用相干门的方法提取了生物组织中传播光的幅度、相位和偏振特性进而获取其层析图像。但在成像过程中，不同组织及生理结构的折射效应与散射效应具有一定差异，这使得生物组织样品的OCT图像会发生一定的形变与扭曲。针对这种由折射和散射效应所带来的OCT图像畸变，许多图像矫正的方法被提出。Chong等人在文章(Ultrahigh resolution retinal imaging by visible lightOCT with longitudinal achromatization.Biomed Opt Express.2018；9(4):1477-1491.)中利用色差补偿的方法对视网膜OCT图像的纵向色差进行补偿，散斑的自相关函数轴向收缩百分之二十横向不变，使得成像过程中脉络膜、视网膜色素上皮等分层结构清晰地显示在视野中，消除了纵向畸变并提升了图像质量。Sergio等人在文章(Opticaldistortion correction in Optical Coherence Tomography for quantitative ocularanterior segment by three-dimensional imaging.Opt.Express 18,2782-2796(2010))中利用光线追踪对三维OCT体数据的不同表面进行模拟计算，经去噪、分层、Delaunay剖分等步骤后对由折射和散射效应所带来的OCT图像畸变进行二维和三维的光学矫正，显著提升了眼表曲率半径的估计精度，经矫正后的估计精度与标准值相差小于1％，使得眼内图像更为精确清晰。然而在SS-OCT的临床使用过程中，仅对组织成像进行畸变矫正无法满足医生的需求，医生需要在手术过程中持续对病灶位置进行实时成像，手术器械的介入对病灶区域图像带来了更多的畸变甚至遮挡，这对病灶的定位、临近组织的观察、手术的实施都带来了严重的影响。

所以，现在需要一种更可靠的方案来对SS-OCT手术导航系统的OCT图像进行矫正。

发明内容