使用多个子体积、厚度和曲率用于OCT/OCTA数据配准和视网膜标志检测制造技术

用于配准两个OCT数据集合的系统/方法/设备定义两个OCT数据集合中的一个或多个对应子体积的对应2D表示的多个图像对。多个图像对中的匹配标志被识别为组，且基于来自所有图像对的匹配标志来定义变换参数的集合。然后可以基于变换参数的集合来配准这两个OCT数据集合。于变换参数的集合来配准这两个OCT数据集合。于变换参数的集合来配准这两个OCT数据集合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用多个子体积、厚度和曲率用于OCT/OCTA数据配准和视网膜标志检测


[0001]本专利技术主要涉及光学相干断层扫描(OCT)系统。更具体地，其涉及对应OCT数据集合的配准。

技术介绍

[0002]光学相干断层扫描(OCT)已经成为检查眼睛的重要模式。三维(3D)OCT体积数据的二维(2D)表示是显著受益于OCT技术的技术进步的OCT可视化途径之一。3D OCT体积数据的2D表示(例如，2D图)的实例可包括，作为示例而非限制，层厚度图、视网膜曲率图、OCT正面图像(例如，正面结构图像)和OCTA脉管系统图(例如，正面OCT血管造影术或功能OCT图像)。
[0003]为了生成视网膜的层厚度图、正面图像以及(2D)脉管系统图，经常使用多层分割。厚度图基于所测量的视网膜层边界之间的厚度差。可例如通过使用均值、总和、百分位等在两个层边界之间投影子体积来生成脉管系统图和OCT正面图像。因此，这些2D图(或3D体积或子体积的2D表示)的创建通常依赖于自动分割算法的有效性来识别2D图所基于的层。
[0004]为了追踪随时间推移的疾病进展，需要比较在不同时间采集(例如，在不同的问诊时采集)的相同组织的两个相应的OCT数据集合(例如，OCT体积和/或两个相应的2D图)。这需要测量两个对应的OCT体积和/或2D图(例如，厚度图、正面图像、脉管系统图等)随时间的变化，这进而可能需要配准(从同一受试者获取的)纵向数据。然而，由于例如：视网膜从一次就诊到另一次就诊的病理变化，两个相应的OCT数据集合的配准可能是一项艰巨的任务。诸如由于严重的病理引起的一次或两次就诊的OCT数据中的层分割误差可导致不能准确配准的部分不正确的2D图；影响一个或多个视网膜下体积数据的病理变化涉及特定疾病(例如，浅的和深的视网膜层可能受糖尿病性视网膜病变影响)；就诊之间的OCT数据质量变化(例如，如果不同就诊使用不同成像质量的不同OCT系统或不同OCT技术/模态，或者如果成像条件不一致)；或大的横向运动或其他类型的运动。即使避免了上述问题，也可能难以检测随着时间的细微变化，因为变化的幅度可能非常小，特别是在短时间段内。
[0005]两个OCT数据集合随时间的有效比较直接取决于这两个OCT数据集合的配准(例如，对应部分的排列)的有效性。因此，配准问题主要由对准对应的标志(例如，特性特征)组成，例如，诸如在一对(对应的)2D图(一对厚度图、正面图像、脉管系统图等)中可见/识别的。由于如上所描述的图像随时间的变化，标志匹配可能是难题。
[0006]如果在每个图像上(例如，OCT数据集合配对中的每个图像)发现足够量的分布良好的标志匹配，并且选择合适的变换模型，则基于标志的配准可以起作用。然而，所描述的问题中的一个或多个可影响OCT数据集合的质量，这可导致可识别标志(例如，特性特征)的数量不足、或者导致所识别的标志在2D图上分布不佳。例如，如果正面图像的一部分具有低质量，则可能在该低质量部分内无法识别标志(或者识别的标志的数量不够)，从而导致从其生成正面图像的OCT数据集合配准失败。
[0007]用于解决配准问题的当前途径围绕尝试改进单独的正面或脉管系统图的质量，诸
如通过基于多个正面或脉管系统图的组合来定义单个正面。以此方式，两个OCT数据集合的配准仍基于单个正面或脉管系统图配准。该途径的实例可以在Andrew Lang等人的Combined Registration and Motion Correction of Longitudinal Retinal OCT Data(纵向视网膜OCT数据的联合配准和运动校正),ProcSPIE Int Soc Opt Eng.27 February 2016；9784，和在Jing Wu等人的Stable Registration of Pathological 3D
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OCT Scans Using Retinal Vessels(利用视网膜血管对病理三维OCT扫描进行稳定配准),Proceedings of the OphthalmicMedical Image Analysis International Workshop,14 September 2014中发现。
[0008]本专利技术的目的是提供一种用于改进配准多对对应OCT/OCTA数据集合(诸如可以在不同时间获得)的可靠性的方法/系统。
[0009]本专利技术的另一个目的是改进低质量的对应OCT/OCTA数据集合的配准。

技术实现思路

[0010]以上目的在应用用于改进配准质量的一种或多种技术的OCT方法/系统中得出满足。本专利技术通过更好地使用更多的可用信息来改进对两个对应OCT体积(例如，OCT数据集合)的配准，尤其是当OCT体积可能具有低质量或死亡组织或以上提及的任何其他问题时。申请人注意到，通过始终使用相同的目标切片(例如，由相同的两个目标层界定的子体积)来配准OCT体积的现有技术方法可能影响配准的准确度，因为与OCT体积中的其他层相比，上述问题可能不成比例地影响这些目标层中的一个或两个层。相比之下，本途径的主要思想是使用从经受配准的两个OCT体积(例如，从两个OCT体积的多个对应子体积限定的多个2D图)创建的多对图像的标志匹配。配准图像可为OCT正面或OCTA脉管系统图，或OCT正面和OCTA脉管系统图的混合或厚度图或其他类型的2D图。可在一对3D OCT/OCTA体中检测标志，并且标志匹配的XY位置(例如，根据配准的2D图确定)可以用于配准。
[0011]另外或可替代地，多个不同2D图还可以从单一(例如，基本或基础)2D图(例如，黄斑厚度图)得出。例如，可从每个厚度图(例如，基础图)得出多个曲率图(例如，得出的图或子图)。然后，厚度图及其对应多个曲率图可用于标志匹配(例如，配准)以定义(配准)变换参数/特征(或变换矩阵)，所述变换参数/特征定义用于配准两个OCT数据集合的定制变换模型。
[0012]申请人还发现，从单一(基础或父代)图得出的多个图(例如，从黄斑厚度图得出的多个曲率图)可以用于识别视网膜、生理标志，否则这些视网膜、生理标志在低图像质量或死亡组织的或具有许多图像伪影(例如，运动伪影)的OCT数据中是不可检测的。例如，低质量的OCT体积可产生如此低图像质量的正面或血管图像，使得它们通常不适合于目标生理标志(诸如中央凹)的检测。然而，人们仍然可以从这种低质量的OCT体积获得高质量的厚度图，并且从厚度图得出的多个曲率图(例如，每个曲率图基于厚度图的不同曲率特性)可以帮助识别中央凹。即，(基础或父代)厚度图及对应的(得出的或子代)曲率图可用于使用例如不同机器学习模型/技术的中央凹位置估计。
[0013]通过参考以下结合附图的描述和权利要求书，其他目的和实现方式连同对本专利技术的更全面理解将变得清楚和领会。
[0014]在此可以引用或参考多个出版物来促进对本专利技术的理解。在此引用或参考的所有
出版物在此都全部纳入参考。
[0015]在此公开的实施方式仅是实例，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种将第一光学相干断层扫描(OCT)体积数据与第二OCT体积数据配准的方法，包括：生成多个图像对，每个图像对包括第一OCT体积数据中的子体积的二维(2D)表示和所述第二OCT体积数据中的对应子体积的对应2D表示；对于每个图像对，在对应的2D表示中识别匹配特性特征的局部集合；基于在从所有图像对提取的匹配特性特征的局部集合的基础上的特性特征的全局集合，定义配准变换参数集合；基于所述配准变换参数集合来电子地处理、存储或显示所述第一OCT体积数据与所述第二OCT体积数据的配准。2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个图像对中的对应2D表示是正面结构图像、正面血管造影图像、厚度图或曲率图。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，不同图像对包括正面结构图像、正面血管造影图像、厚度图和曲率图中的两个或多个的混合。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，不同图像对的2D表示基于对应子体积的不同物理测量。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述图像对中的第一图像对的子体积不同于所述图像对中的第二图像对的子体积。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述多个图像对中的至少一部分包括第一图像对和基于所述第一图像对的一个或多个得出的图像对。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一图像对是对应的厚度图，并且所述一个或多个得出的图像对是基于所述对应的厚度图的对应的曲率图。8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一图像对是对应的正面图像，并且所述一个或多个得出的图像对基于所述正面图像的图像纹理、颜色、强度、对比度和负像中的一个或多个。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，第一OCT体积和第二OCT体积是OCT结构体积或OCT血...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡马云，
申请(专利权)人：卡尔蔡司医疗技术股份公司，
类型：发明
国别省市：