一種自動分離動靜脈血管的內源光學成像方法
2023-04-23 21:16:26 1
專利名稱：一種自動分離動靜脈血管的內源光學成像方法
技術領域：
本發明屬於生物醫學成像方法，尤其指採用窄帶準單色光照明，利用內源生理信號譜 值特徵的動靜脈血管自動分離方法。
背景技術：
腦皮層動靜脈血管的自動分離對於生物醫學基礎研究和血管相關疾病的臨床診斷治 療具有重要的現實意義。動脈腫瘤，動脈硬化等血管疾病日益威脅著人們的生命安全，通 過血管分析方法能夠及時可靠的診斷和預防此類疾病。目前，對動靜脈血管進行自動分 離的方法的報導較為有限。根據動脈血和靜脈血含氧飽和度的不同而具有的光譜吸收特 性差異，可通過不同中心波長的準單色光檢測目標血管的血氧飽和度的值，實現動脈血管 和靜脈血管的自動分離(Narasimha-Iyer, H 等，2007. Automatic identification of retinal arteries and veins from dual-wavelength images using structural and functional features (雙光譜圖像中的結構特徵和功能特徵用於視網膜動脈和靜脈的自 動識別)，IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 54(8)，1427-1435)，附圖
1給出了上述方法的流程圖。但是上述方法對細小血管的分離效果很差，而且受限於預先 提取血管網絡結構，在現有的血管網絡提取方法下，無法分離出小動脈和小靜脈。以MRA 成像(磁共振造影成像)為技術手段的動靜脈分離方法，主要依賴於動脈和靜脈血管中血液 白勺向t匿反特t生(Svensson, J等，2002. Separation of arteries and veins using flow-induced phase effects in contrast-enhanced MRA of the lower extremities (下肢MRA成像中基於血流相位特徵的動靜脈分離)，Magnetic Resonance Imaging, 20， 49 - 57)，但該特性僅存在於人體的四肢血管和部分心血管系統中，在複雜的大腦血管網絡 中是不存在的，因此無法應用於腦皮層中動靜脈的分離。生物組織中內源信號包含的頻率 值很豐富，在生理信號的頻譜分布中，低於IHz的信號稱為低頻振蕩信號，這些振蕩信號以 0. IHz頻率為中心，包括超低頻振蕩信號(VLF0)，低頻振蕩信號(LF0)，其中0. IHz低頻振蕩 信號的存在具有普遍性，是生物體內源振蕩信號的主要成分之一；通過光學成像系統採集 的光學信號是根據不同的血液成分對不同波長的光的吸收率和反射率不同來反映動脈血 和靜脈血的參數變化情況，如血流，血容，血氧濃度等，從而反映血管的動態變化過程。但目 前還沒有利用生物組織中低頻振蕩信號的譜值特徵進行動靜脈血管的自動分離的公開報 導。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種有效的自動分離生物組織動靜脈血管的內源光 學成像方法，採用窄帶準單色光照明，對採集到的圖像序列進行頻譜分析，利用圖像序列的 低頻振蕩信號的幅值分布特徵，實現動脈血管和靜脈血管的識別與自動分割。為解決上述技術問題，本發明動靜脈自動分離的內源光學成像方法包括以下步 驟
第一步，將窄帶準單色光照射到被測對象上，用CXD或CMOS相機通過光學成像系統，以 相同的曝光時間和幀間隔時間連續採集N幀被測對象反射的光學圖像，每幀圖像的曝光時間不高於100ms，幀間隔時間ΔΤ不高於500ms，採集的幀數N≥20 ；
第二步，設單幅圖像的尺寸為Ikxc，其中R為圖像矩陣的行數，C為圖像矩陣的列數，則 該圖像共有RXC個像素，相應的圖像時間序列中包含RXC個像素時間序列；平均像素時間
序列
權利要求
1. 一種自動分離動靜脈血管的內源光學成像方法，其特徵在於包括以下步驟第一步，將窄帶準單色光照射到被測對象上，用CXD或CMOS相機通過光學成像系統，以 相同的曝光時間和幀間隔時間連續採集N幀被測對象反射的光學圖像，每幀圖像的曝光時 間不高於100ms，幀間隔時間ΔΤ不高於500ms，採集的幀數N≥20 ；第 二步，按公式一計算平均時間序列
2.如權利要求1所述的一種自動分離動靜脈血管的內源光學成像方法，其特徵在於將 圖像I tCTy和圖像Irein按如下方式構建新的RGB圖像CKeB，動脈區域和靜脈區域分別用紅色 R、綠色G、藍色B三基色中的一種來表示，設置動脈區域的顏色值為紅色(1，0，0)，靜脈區 域的顏色值為藍色(0，0，1)，其他區域的顏色值為白色(1，1，1)；從而繪製出一幅以不同顏 色標記動靜脈血管的RGB圖像。
全文摘要
本發明公開了一種自動分離動靜脈血管的內源光學成像方法，目的是提供一種有效的自動分離生物組織動靜脈血管的內源光學成像方法，技術方案是採用窄帶準單色光照明，對採集到的圖像序列進行頻譜分析，利用圖像序列的低頻振蕩信號的幅值分布特徵，通過頻譜變換，局部自適應對比度增強和自動閾值分割等操作實現了動脈血管和靜脈血管的識別與自動分割。採用本發明可實現動靜脈血管的自動分離，能凸顯並分離很多小動脈和小靜脈的血管結構，避免了使用多種中心波長的光照明時成像裝置設計的複雜性。
文檔編號A61B5/00GK101999885SQ201010598859
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月21日 優先權日2010年12月21日
發明者劉亞東, 李明, 王玉成, 胡德文 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學