一种基于OCT图像评估斑块负荷的方法与流程

本发明涉及一种基于oct图像评估斑块负荷的方法，适用于狭窄腔道的成像等领域，尤其是一种适用于oct对于血管、食道等腔道成像技术，具体地说是一种基于oct图像评估斑块负荷的方法。

背景技术：

目前，x射线、超声和oct等技术手段已经广泛的用于各种疾病的诊断和治疗。x射线的分辨率较低，但是可以大范围、整体成像，是目前造影成像的基础，也是冠状动脉评估和治疗的金标准；血管内超声的分辨率大约在100～200微米，穿透深度可以达到10mm；血管内oct的分辨率大约是10～20微米，穿透深度大约1～2mm。目前，这三种成像技术在临床上彼此互补，搭配使用。由于血管内超声和血管内oct的成像机理比较类似，主要区别是分辨率和穿透深度，在临床应用中血管内超声相对于血管内oct的主要优势是可以评估斑块负荷。血管内oct由于穿透深度的限制，无法有效识别斑块位置的中膜位置，因此无法提供斑块负荷信息。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的血管内oct由于穿透深度的限制，无法有效识别斑块位置的中膜位置，因此无法提供斑块负荷信息的问题，发明一种基于oct图像评估斑块负荷的方法。

本发明的技术方案是：

一种基于oct图像评估斑块负荷的方法，其特征是通过oct图像远端和近端血管管腔进行拟合，将斑块处的参考管腔拟合出来，就可以计算中膜面积和斑块面积，从而评估斑块负荷情况；血管内oct的成像长度通常在50～80mm，通常包括远端、病变处和近端，近端的图像距离冠脉开口较近，直径较大；远端距离冠脉开口较远，直径相对较小，健康的血管近端到远端直径通常呈线性递减(图1虚线)；当血管具有斑块时，占位效应使斑块处的血管管腔直径变小；健康血管具有三层结构，内膜、中膜和外膜(图2)，内膜的厚度通常小于100微米。具体包括以下步骤：

第一步，获取oct图像；

第二步，血管分割；

第三步，远端和近端参考图像选择；

第四步，曲线拟合；

第五步，斑块负荷计算；计算公式为：

本发明的有益效果是：

本发明能通过常规的oct图像获取到真实的斑块负荷，为诊断提供依据，有利于拓展oct诊断的范围和质量。

附图说明

图1是本发明的方法原理示意图，图中：虚线为方法拟合得到的血管边界，实线是oct图像计算得到的血管边界。

图2是本发明的正常血管的三层结构示意图，即：内膜(intima)、中膜(media)和外膜(adventitia)。

图3是本发明的方法流程与拟合结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-3所示。

斑块负荷评估的是斑块对原有血管管腔的占位效应，计算公式为：

外弹力膜横截面积通常使用中膜的横截面积来表征。由于血管内超声具有较大的穿透深度，在斑块富集处也可以对中膜成像，因此可以测量出斑块面积和中膜面积，进而评估斑块负荷情况。血管内oct对组织的穿透深度只有1～2mm，当斑块深度大于1mm或者遇到特殊斑块时(脂质池)就无法对内膜有效成像，因此常规的oct图像不能评估斑块负荷情况。

这里提出了一种可以使用oct图像对斑块负荷进行评估的方法。血管内oct的成像长度通常在50～80mm，通常包括远端、病变处和近端。近端的图像距离冠脉开口较近，直径较大；远端距离冠脉开口较远，直径相对较小，。健康的血管近端到远端直径通常呈线性递减(图1虚线)。当血管具有斑块时，占位效应使斑块处的血管管腔直径变小。健康血管具有三层结构，内膜、中膜和外膜(图2)，内膜的厚度通常小于100微米，因此，可以通过oct图像远端和近端血管管腔进行拟合，将斑块处的参考管腔拟合出来，就可以计算中膜面积和斑块面积，从而评估斑块负荷情况。图3是使用该方法获得的斑块负荷情况。具体步骤为：

第一步，获取oct图像：将成像导管在造影引导下通过病变位置，在导引导管中注射造影剂，并触发成像导管内部的成像探头回撤成像。

第二步，血管分割：血管边界分割出来可以使用动态规划或者基于人工智能的方法，这里使用最短路径方法(dijkstra)来举例说明。最短路径方法是由dijkstra等人在1958年提出，主要解决一个节点到其他所有节点的最短路径问题和任意连个节点之间的最短路径问题。使用该方法来进行血管分割可以描述为：第一步图像预处理，基于霍夫变换去除导管伪像；第二步使用微分方法对图像进行差分运算的大差分图像；第三步根据差分图像计算评价矩阵；使用方法将评价矩阵中最短路径计算出来，该路径就是血管边界。评价矩阵可以通过下式计算：

wab＝2-(ga+gb)+wmin

其中wab是节点a到b的代价值，ga和gb分别是节点a和b的差分值，wmin是维持系统稳定的最小代价值可以任意设定成一个远小于1的正值。

第四步，曲线拟合：通过三次样条或者其他插值方法将远端和近端的外弹力膜面积和成像帧数作为输入，可以拟合得到参考图像中间任意帧处的外弹力膜面积。第五步，斑块负荷计算；计算公式为：

本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

技术特征：

1.一种基于oct图像评估斑块负荷的方法，其特征是通过oct图像远端和近端血管管腔进行拟合，将斑块处的参考管腔拟合出来，就可以计算中膜面积和斑块面积，从而评估斑块负荷情况；血管内oct的成像长度通常在50～80mm，通常包括远端、病变处和近端，近端的图像距离冠脉开口较近，直径较大；远端距离冠脉开口较远，直径相对较小，健康的血管近端到远端直径通常呈线性递减；当血管具有斑块时，占位效应使斑块处的血管管腔直径变小。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是它包括以下步骤：

第一步，获取oct图像；

第二步，血管分割；

第三步，远端和近端参考图像选择；

第四步，曲线拟合；

第五步，斑块负荷计算；计算公式为：

技术总结
一种基于OCT图像评估斑块负荷的方法，其特征是通过OCT图像远端和近端血管管腔进行拟合，将斑块处的参考管腔拟合出来，就可以计算中膜面积和斑块面积，从而评估斑块负荷情况；血管内OCT的成像长度通常在50~80mm，通常包括远端、病变处和近端，近端的图像距离冠脉开口较近，直径较大；远端距离冠脉开口较远，直径相对较小，健康的血管近端到远端直径通常呈线性递减；当血管具有斑块时，占位效应使斑块处的血管管腔直径变小。本发明能通过常规的OCT图像获取到真实的斑块负荷，为诊断提供依据，有利于拓展OCT诊断的范围和质量。

技术研发人员：李妍;匡皓;陶魁园;李晓冉;姜宇;范永臻;刘子旭;李世强;鲁坤;丁振扬;卢瑞祥;陈芯;王皓
受保护的技术使用者：南京沃福曼医疗科技有限公司
技术研发日：2020.08.25
技术公布日：2020.11.13