Спекл дисперсия оптическая когерентная томография

Спеклевая дисперсия оптическая когерентная томография (SV-OCT) представляет собой алгоритм визуализации для функциональной оптической визуализации. Оптическая когерентная томография -это модальность визуализации, которая использует интерферометрию с низким содержанием покрытия для получения объемных изображений с высоким разрешением, разрешенными глубиной. ОКТ может использоваться для захвата функциональных изображений кровотока, техники, известной как ангиография оптической когерентной томографии (OCT-A). SV-OCT является одним из методов OCT-A, который использует дисперсию последовательно полученных изображений для обнаружения потока в микронном масштабе. SV-OCT может использоваться для измерения микроциркулятора ткани. В частности, это полезно в офтальмологии для визуализации кровотока в сетчатке и хориоидальных областях глаза, которые могут предоставить информацию о патофизиологии заболеваний.

Введение

Цветная фотография глазного дна, ангиография флуоресцеина (FA) и индоцианиновая зеленая ангиография (ICGA) являются методами визуализации сетей микроразуляторных серий сетчатки. Однако эти методы имеют недостатки в том, что они требуют использования экзогенных контрастных агентов . Кроме того, изображения, полученные с использованием этих методов, носят двухмерный характер и, следовательно, не имеют информации о глубине. ОКТ имеет несколько преимуществ, которые делают его привлекательным для объемной визуализации структуры сосудистой сети. А именно, OCT способен приобрести локализацию по глубине с высоким пространственным и временным разрешением, не требует экзогенных контрастных агентов и не является неинвазивным и бесконтактным.

OCT породил семейство методов для выполнения OCT-A, включая дисперсию спекл OCT, фазовую дисперсию OCT, оптическую микроангиографию и микроангиографию разделенного спектра.

Спеклевая дисперсия OCT использует только амплитудную информацию комплексного сигнала OCT, тогда как Fase Deasiance OCT использует только информацию о фазе.

Оптическая микроангиография Вычисляет поток, используя оба компонента комплексного сигнала ОКТ.

Ангиография декорреляции сплитуты с разделенным спектром (SSADA) Вычисляет среднюю декорреляцию между последовательными B-сканами для визуализации крови.

Методы

Система визуализации

SV-OCT может быть сделан с помощью спектрального домена OCT (SD-OCT) и Swept Source OCT (SS-OCT). SD-OCT и SS-OCT являются методами OCT OCT (FD-OCT) Фурье (FD-OCT), который имеет значительно более быструю скорость сбора изображения по сравнению с временной доменом OCT. В целом, ОКТ измеряет задержку времени и интенсивность отраженного и обратного рассеянного света. Лазерный или суперлуминесцентный диодный лазерный или суперлуминесцентный диодный источник света перемещается в сплиттер луча, который посылает половину света в контрольный рычаг, который находится в известном месте, и половина света в образец, где он рассеивается и отражает ткани. Свет от опорных и образцов рук рекомбинирует в лучевом сплиттере, образуя интерференционную картину, который воспринимается фотоприемником. В SD-OCT интерференция разделена на его частотные компоненты с помощью решетки и одновременно обнаруживается устройством, связанным с зарядом (CCD). Каждая частота соответствует определенной глубине в ткани. В SS-OCT используется настраиваемый лазерный источник.

Алгоритм

Интенсивность или спекл сигнала ОКТ - это случайный интерференционный паттерн, создаваемый обратным рассеянным светом из случайной среды. ОКТ захватывает перекрестные изображения, известные как B-сканы. В SV-OCT несколько B-сканов фиксируются в одном и том же месте, создавая 3D-набор данных, со временем, как третье измерение. Дисперсия по пикселям вычисляется между последовательными кадрами B-сканирования. Изображение спекл дисперсии, $I_{SV}$ рассчитывается как

$I_{SV}={\frac {1}{N}}\sum _{i=1}^{N}\left(I_{ijk}-{\frac {1}{N}}\sum _{i=1}^{N}I_{ijk}\right)^{2}\qquad \quad (1)$

где ${N}$ это количество B-сканов, полученных в одном месте, и $I_{ijk}$ интенсивность пикселя с координатами изображения $(j,k)$ в B-сканировании индексирован $i$.

Спеклевой рисунок изображений ОКТ влияет на движение частиц рассеяния в целевой среде. Образец интерференции, полученный сигналом обратного рассеянного света через среду, зависит от движения этих частиц. Следовательно, шаблон краплях инкапсулирует информацию о пространственном и временном движении рассеяющих частиц в среде случайного рассеяния. SV-OCT использует межкамерную дисперсию интенсивности изображения для вычисления крови. Области, которые имеют высокий поток, будут иметь более высокое движение частиц рассеяния, и эта информация кодируется в шаблоне спекл.

SV-OCT обладает преимуществами для визуализации микроциркуляторных органов из-за его высокой чувствительности и независимости до угла доплеровского угла. Кроме того, он имеет низкую вычислительную сложность и требует относительно низкого хранилища данных по сравнению с PV-OCT. Тем не менее, SV-OCT он подвержен движению объемных тканей и артефактам, вызванным множественным рассеянием.

Приложения

SV-OCT имеет применение в области офтальмологии, так как несколько заболеваний влияют на кровоток в глазах. Например, диабетическая ретинопатия (DR) может изменять структуру капилляров сетчатки и вызывать неоваскуляризацию, глаукома связана с более низким кровотоком сетчатки, возрастной дегенерацией желтого пятна (AMD) связана с хориоидальной неоваскуляризацией, которая может привести к потере зрения. SV-OCT использовался для изображения микроциркулятора глаза и изучения патофизиологии этих заболеваний.

Помимо применений в офтальмологии, SV-OCT использовался для изучения кровотока у эмбрионов, сердечная ткань, и позвоночник