用于使用散斑成像技术和血液动力建模进行血流分布的非侵入式确定的方法、系统和计算机程序产品技术方案

提供了用于确定感兴趣区域中的血流分布的非侵入式方法。该方法包括用相干光源来照射受试者的感兴趣区域；连续地获取感兴趣区域的至少两个散斑图像，其中，连续地获取所述至少两个散斑图像包括与受试者的心脏的运动同步地获取所述至少两个散斑图像；以及基于所述至少两个所获取的散斑图像中的像素强度的时间变化来以电子方式处理所述至少两个所获取的散斑图像以生成激光散斑衬比成像（LSCI）图像，根据该LSCI图像来确定主血管中的血流速度的分布并量化感兴趣区域中的组织中的灌注分布。LSCI图像使得能够检测不同的血流速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于使用散斑成像技术和血液动力建模进行血流分布的非 侵入式确定的方法、系统和计算机程序产品 优先权主张 本申请要求来自2013年2月28日提交的美国申请号13/819,817的优先权，其为2012 年1月9日提交的PCT/US2012/020626的美国国家阶段申请，其要求2011年1月10日提 交的美国临时申请号61/431，161和2011年4月19日提交的美国临时申请号61/476, 854 的优先权，其公开据此通过引用结合到本文中，如同整体地阐述一样。[000引版权保留 本专利文献的公开部分包含受到版权保护的材料。版权所有者北卡罗来纳州、格林维 尔（Greenville)的东卡罗莱纳大学不反对任何人复制本专利文献或专利公开，因为其出现 在专利商标局专利文件或记录中，但是无论如何另外保留所有的版权权限。
本专利技术构思一般地设及血流分布确定，并且更特别地设及将散斑成像技术用于血 流分布的非侵入式确定。
技术介绍
再血管化是用于向人体部分或器官提供新的、附加或补充血液供应的干预手术。 再血管化通常设及到受影响器官的现有病变血管系统的完全分析和/或诊断和治疗。在某 些情况下，可W通过使用不同的成像模式来辅助再血管化，诸如磁共振成像（MRI)、正电子 发射断层成像（阳T)扫描、计算机断层成像（CT)扫描W及X射线巧光检查。 再血管化被设计成改善到被组织的血流，该组织被对该组织进行供应的（一个或 多个）主动脉血管进行灌注。可能例如由于对该组织进行供应的原生动脉血管中的阻塞而 需要再血管化。冠状动脉旁路移植术（CABG)是可用来通过绕过原生冠状阻塞来增加到局 部缺血新基层的血流的再血管化手术。 存在用W进行再血管化评估的两个测量组成部分，主动脉供应中的血流和组织中 的定量灌注。用于测量血流和灌注的常规方法是有限的，尽管运些测量的益处将产生再血 管化手术的质量的临床评估。 测量血流的某些常规手术中方法是基于移植导管而不是(一个或多个）原生主动 脉血管中的血流的超声波检测。某些常规血管造影评估方法可W包括在外科手术时在混合 式手术室背景中执行的常规管状血管造影。最近，加拿大多伦多的NovadaqTechnologies 公司已经引入了巧光成像，其使用对CABG的血管造影图像评估和定量灌注评估。[000引然而，超声波检测通常要求移植血管与探头之间的物理接触。此外，超声波检测通 常依赖于探头在血管周围的适当放置W获得流动速度的准确测量，并且在测量间可能是不 可靠的。 管状血管造影通常要求有毒的图像造影剂的福射和给药。此外，被用于管状血管 造影的混合式手术室可能是相对昂贵的，使得运种方法不可用于经历CABG的许多病人。 巧光成像通常要求向病人体内注射无毒的染料。此外，巧光成像通常不能提供信 息W直接地确定主血管中的血流的速度。尽管有上述事项，仍需要确定血流的替换方法。
技术实现思路
本专利技术构思的某些实施例提供了一种用于测量受试者的屯、脏的主血管中的血流 的非侵入式方法，该方法包括用相干光源来照射屯、脏中的感兴趣区域，其中，所述相干光源 具有从约600nm至约1100nm的波长；在固定时间段期间连续地获取屯、脏中的感兴趣区 域的至少两个散斑图像，其中，连续地获取所述至少两个散斑图像包括与受试者的屯、脏的 运动同步地获取所述至少两个散斑图像；W及基于所述至少两个获取散斑图像中的像素强 度的时间变化来W电子方式处理所述至少两个获取的散斑图像W生成激光散斑衬比成像 (LSCI)图像并根据该LSCI图像来确定主血管中的血流速度的空间分布和屯、脏中的感兴趣 区域中的组织中的灌注分布。 在其它实施例中，连续地获取所述至少两个散斑图像可包括W电子方式监视受试 者的EKG屯、脏周期；化及W电子方式使散斑图像的获取与EKG信号同步。 在其它实施例中，连续地获取和W电子方式评估可在对受试者执行的手术之前 和对受试者执行的手术之后执行。该方法HIA可包括将该手术之前的主血管中的所确定 血流速度和屯、脏中的感兴趣区域中的组织中的灌注分布与在该手术之后至该手术的评定 (access)成功的主血管中的所确定血流速度和屯、脏中的感兴趣区域中的组织中的灌注分 布相比较。 在某些实施例中，该方法还包括计算用于屯、脏中的感兴趣区域的速度场；基于所 计算的速度场来计算屯、脏的感兴趣区域中的血流速度；W及将感兴趣区域中的计算血流速 度与使用屯、脏中的感兴趣区域的所获得的至少两个散斑图像确定的血流速度相比较W验 证使用所述至少两个散斑图像获得的结果。 在其它实施例中，使用下面阐述的等式（9)和（10)来计算速度场。 在其它实施例中，相干光源可具有从约600nm至约IlOOnm的波长，并且可允许光 到组织中的相对深穿透W从而允许准确地测量主血管中的血流速度和灌注分布。 在某些实施例中，相关光源可包括被配置成用基本上恒定的强度来照射感兴趣区 域的激光器。激光器可具有从约600nm到约IlOOnm的固定或可变波长。激光器可在成像 单元的视场（FOV)内产生具有基本上恒定强度的激光束。激光器可W是低功率和连续波激 光器，使得受试者不要求任何保护装置W便为受试者屏蔽激光器的影响。[001引在其它实施例中，数据获取可包括在从约1ms至约200ms的固定时间段期间使 用照相机连续地获取从约50至约1000个散斑图像。 在其它实施例中，连续地获取可包括在固定时间段内获取从约200至约500个散 斑图像。 在某些实施例中，可基于感兴趣区域中的受试者的血流速度的现场获取来选择该 固定时间段。 本专利技术的其它实施例提供了一种用于测量受试者的屯、脏的主血管中的血流的非 侵入式方法，该方法包括用相干光源来照射感兴趣区域，其中，所述相干光源具有从约600 nm至约1100nm的波长；在固定时间段期间连续地获取感兴趣区域的至少两个散斑图像； 基于所述至少两个获取散斑图像中的像素强度的时间变化来W电子方式处理所述至少两 个获取的散斑图像W生成激光散斑衬比成像（LSCI)图像并根据LSCI图像来确定主血管中 的血流速度的空间分布并量化感兴趣区域中的组织中的灌注分布；计算用于感兴趣区域的 速度场；基于计算的速度场来计算感兴趣区域中的血液流量；W及将感兴趣区域中的计算 血流速度与使用感兴趣区域的所获取的至少两个散斑图像确定的血流速度相比较W验证 使用所述至少两个散斑图像获得的结果。 本专利技术构思的其它实施例提供了一种用于测量受试者的屯、脏中的主血管中的血 流的非侵入式系统，该系统包括被配置成照射受试者的屯、脏中的感兴趣区域的相干光源， 该相关光源具有从约600nm至约1100nm的波长。提供了一种与相干光源通信的照相机， 其被配置成在固定时间段期间连续地获取屯、脏中的感兴趣区域的至少两个散斑图像，其 中，所述至少两个散斑图像的获取与受试者的屯、脏的运动同步。还提供了数据处理电路，其 被配置成评估所述至少两个获取散斑图像中的像素强度的时间变化W生成LSCI图像并根 据该LSCI图像来确定主血管中的血流速度的空间分布并量化感兴趣区域中的组织中的灌 注分布。 本专利技术构思的某些实施例提供了一种用于测量受试者的屯、脏中的主血管中的血 流的计算机程序产品，该计算机程序产品包括一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定感兴趣区域中的血流分布的非侵入式方法，该方法包括：用相干光源来照射受试者的感兴趣区域；连续地获取感兴趣区域的至少两个散斑图像，其中，连续地获取所述至少两个散斑图像包括与受试者的心脏的运动同步地获取所述至少两个散斑图像；以及基于所述至少两个所获取的散斑图像中的像素强度的时间变化来以电子方式处理所述至少两个所获取的散斑图像以生成激光散斑衬比成像（LSCI）图像，根据该LSCI图像来确定主血管中的血流速度的分布并量化感兴趣区域中的组织中的灌注分布，其中，所述LSCI图像使得能够检测不同的血流速度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：TB小费尔古森，胡新华，陈成，
申请(专利权)人：东卡罗莱娜大学，
类型：发明
国别省市：美国;US