專利名稱：用于從光學相干斷層掃描圖像獲得組織特性的定量方法
技術領域：
本發明提供了利用光學相干斷層掃描用于組織表征的方法。具體地，部分上，這樣 的表征能夠通過測量組織的光學和圖像性質完成。相關申請本申請要求于2008年6月2日提交的美國臨時申請61/058，077的優先權，其全 部公開內容結合于本文中作為參考。
背景技術：
光學相干斷層掃描(光學相干層析技術，OCT)是一種干涉測量成像技術，廣泛地 應用于眼科學、心臟學、腸胃學和其他醫學領域。通過小直徑纖維-光學探針以高分辨率 (2-15 μ m)來觀察表面下結構的能力，使得OCT尤其適用于內部組織和器官的微創成像。 OCT系統能夠產生高達100幀/s的圖像，使得有可能在幾秒鐘內對跳動心臟動脈中的冠狀 動脈成像。OCT能夠在時域(TD-OCT)和頻域(傅里葉域OCT或光學頻域成像，0FDI)上實 現。患者身體部分的OCT成像為醫生提供有用工具以確定治療的最佳類型和療程。例 如，通過血管內OCT對冠狀動脈成像可以顯示血管狹窄的位置、脆弱斑塊的存在、或動脈粥 樣硬化斑塊的類型。這種信息有助于心臟病學專家選擇哪種治療最適用于患者-藥物療法 (例如，降膽固醇藥物療法)、基于導管的療法如血管成形術和支架，或侵入性手術操作如 冠脈搭橋手術。除了在臨床醫學中的應用之外，OCT也非常適用于動物和臨床試驗中的藥 物開發。正常動脈具有由內膜、介質和外膜(adventia)構成的均勻層狀結構。作為動脈粥 樣硬化的過程的結果，內膜呈病態增厚并可以包含由不同類型組織，包括纖維、蛋白聚糖、 脂質和鈣，以及巨噬細胞和其他炎性細胞組成的斑塊。這些組織類型具有不同的能夠通過 OCT測量的光學性質。被認為是最嚴重病態的斑塊就是所謂的脆弱斑塊，其具有脂質池在下 面的纖維帽。在典型的OCT成像系統中，安裝在導管上的光學探針小心地操縱至感興趣的點 如冠狀血管內。然后傳送光束并通過利用干涉儀的相干檢測接收反向散射(背散射， backscatter)的信號。隨著探針掃描穿過預定的線或區域，能夠收集許多數據線。接著，利 用熟知的技術重建圖像(2D或3D)。這種圖像然后通過心臟病學家進行直觀分析以評估病 理學特征，如血管壁增厚和斑塊組成。由于組織類型在屏幕上通過其外觀進行鑒別(identify)，所以在分析中由于某些 信息(如組織類型)不能容易地辨別(discern)而可能會出現錯誤。標準OCT圖像僅包含 OCT信號的強度信息。影響OCT信號的光學性質中的微小變化不能容易地判別。因此，提供 用來測量光學性質并將它們用于輔助科學家和臨床醫師的OCT系統和方法將是有利的。本 發明解決了這種需要。
發明內容
這些方法通過以下描述、附圖和權利要求解釋說明。一般地，本發明涉及通過OCT成像來確定一個組織或多個組織的性質的方法和設 備。在一個實施方式中，測量OCT光束的反向散射和衰減并基于這些測量結果，將標記(如 顏色)分派給對應于那部分的反向散射和衰減具體值的圖像的每個部分。然后圖像與這些 標記一起顯示并且用戶接著能夠確定組織特性。可替換地，組織特性能夠通過反向散射和 衰減值的組合給出的程序自動分類。在一個方面，本發明涉及一種原位鑒別組織成分(tissue component)的方法。在 一個實施方式中，該方法包括以下步驟原位獲取組織的OCT圖像；測量在該OCT圖像中一 個點處的衰減和反向散射(值)；和響應于所測得的衰減和反向散射(值)，確定對應于OCT 圖像中該點的組織中的位置處的組織的組成。在另一個實施方式中，該方法進一步包括將 反向散射-衰減空間中的一對坐標映射(mapping)至該反向散射-衰減空間中該對坐標的 值的標記。在一個實施方式中，該標記是顏色。在另一個實施方式中，該方法進一步包括顯 示對應于OCT圖像中該點處所測得的衰減和反向散射的標記。在另一個方面，本發明涉及一種原位鑒別組織成分的系統。在一個實施方式中， 該系統包括用于原位獲取組織OCT圖像的OCT子系統；與該OCT子系統通信(聯通，in communication with)的處理器，用于測量OCT圖像中一個點處的衰減和反向散射(值)并 響應于所測得的衰減和反向散射(值)，確定對應于OCT圖像中該點的組織中一個位置處的 組織的組成；和顯示器，用于顯示OCT圖像和對應于在OCT圖像中該點處測得的衰減和反向 散射的標記。在另一個方面，本發明涉及一種原位鑒別組織成分的處理器實現的方法 (processor-implemented method)。在一個實施方式中，該方法包括以下步驟(a)利用 探針原位收集組織樣品的OCT數據組；(b)測量組織樣品中一個點處的衰減值和反向散射 值；和(c)響應于所測得的衰減值和反向散射值，確定對應于由OCT數據組形成的OCT圖 像中的一個圖像位置的組織樣品中一個位置處的組織特性。該方法能夠包括另外的步驟 將反向散射-衰減空間中的一對坐標映射至該反向散射-衰減空間中該對坐標的值的標 記。該方法能夠包括另外的步驟顯示對應于在OCT圖像中該點處所測量的衰減和反向散 射的標記。組織特性能夠選自由膽固醇、纖維、纖維性(纖維性的，fibrous)、脂質池(lipid pool)、脂質、纖維脂肪、鈣結節(calcium nodule)、鈣板(calcium plate)、鈣斑點(calcium speckled)、血栓、泡沫細胞和蛋白聚糖組成的組。例如，標記能夠是顏色。標記也能夠選自 由覆蓋圖(疊加，over-lay)、顏色映射(色圖，colormap)、紋理映射(texture map)和文本 組成的組。該方法能夠包括另外的步驟利用選自由反向散射、衰減、邊緣清晰度(邊緣銳 度，edge sharpness)和紋理測量組成的組中的性質對組織類型進行分類。該方法能夠包括 另外的步驟校正焦點效應(focusing effect)以改善組織類型分類。該方法能夠包括另 外的步驟應用角強度校正以解決(解釋，account for)衰減效應，如，例如，血液相關的衰 減效應。該方法能夠包括另外的步驟利用選自由邊界檢測、內腔位置(lumen location) 和OCT位置深度(確定)組成的組中的技術來確定組織特性。在另一個方面，本發明涉及一種原位鑒別組織成分的系統。在一個實施方式中，該 系統包括(a)用于原位獲取組織OCT圖像的OCT子系統；(b)與OCT子系統通信的處理器，用于測量OCT圖像中一個點處的衰減和反向散射并響應于所測得的衰減和反向散射，確定 對應于OCT圖像中該點處的組織中一個位置的組織的組織特性；和(c)顯示器，用于顯示 OCT圖像和對應于所測得的OCT圖像中該點處的衰減和反向散射的標記。組織特性能夠選 自由膽固醇、纖維、纖維性、脂質池、脂質、纖維脂肪、鈣結節、鈣板、鈣斑點、血栓、泡沫細胞 和蛋白聚糖組成的組。在另一個方面，本發明涉及一種用于鑒別樣品的組織特性的光學相干斷層掃描系 統。在一個實施方式中，該計算機系統包括構造成接收從掃描樣品產生的光干涉信號并將 該光干涉信號轉化成電信號的檢測器；電子存儲裝置以及與該電子存儲裝置和該檢測器通 信的電子處理器。存儲裝置能夠包含指令，該指令在通過處理器執行時促使所述處理器完 成以下操作分析電信號并產生對應于樣品的多個數據組，其中多個數據組中的一個包含 反向散射數據；將反向散射數據與第一閾值進行比較，反向散射數據映射至樣品中的第一 位置；和如果反向散射數據超過第一閾值，則將樣品中的第一位置表征為具有第一組織特 性。在一些實施方式中，處理器進一步被促使產生所述樣品的OCT圖像，使得第一組織特性 相對于第一位置被鑒別并顯示。第一組織特性能夠選自由膽固醇、纖維、纖維性、脂質池、脂 質、纖維脂肪、鈣結節、鈣板、鈣斑點、血栓、泡沫細胞和蛋白聚糖組成的組。在一些實施方式 中，多個數據組中的至少一個包括OCT掃描數據、衰減數據、邊沿清晰度數據、紋理參數和 干涉數據。
本發明的目的和特征能夠參照以下描述的附圖和權利要求而被更好理解。附圖不 必是按比例的，而是一般強調舉例說明本發明的原理。在附圖中，標號用于指示整體各個視 圖的具體部件。與公開內容相關的附圖在介紹其的內容中基于個體進行介紹。圖1是根據本發明一個實施方式概括的OCT數據采集系統的示意圖。圖2是根據本發明一個實施方式帶有半透明層的其內設置有成像探針的內腔橫 截面的示意圖。圖3A顯示了用于收集OCT數據的電磁波束的光學性質、幾何信息和參數。圖;3B和3C分別顯示了根據本發明一個實施方式，作為與用于實施OCT數據收集 的探針尖端的波束距離的函數的相對強度和增益的曲線圖。圖4A顯示了根據本發明一個實施方式，其內設置有成像探針的內腔的橫截面。圖4B顯示了根據本發明一個實施方式，相對于探針的旋轉角度的示例性角強度 曲線圖。圖5A-5B舉例說明了根據本發明一個示例性實施方式應用OCT圖像去噪的示例性 方法的結果。圖5A顯示了在去噪前的圖像而圖5B顯示了應用去噪方法之后的同一個OCT 圖像。圖6A舉例說明根據本發明一個實施方式，利用作為用于光學性質提取方法的一 部分的窗口處理的OCT掃描數據。圖6B舉例說明了根據本發明一個實施方式處理以定義所感興趣區域的OCT掃描數據。圖6C是根據本發明一個實施方式的數據曲線圖，其中直線部分用來模擬來自一組OCT數據的某些光學性質。圖7舉例說明了根據本發明一個實施方式的內腔橫截面并展示內腔表面的自動 檢測和所感興趣的OCT穿透限(penetration limit)。圖8舉例說明了根據本發明一個實施方式，適用于利用在一維OCT軸向掃描的分 段回歸而實施組織邊界定位(tissue boundary localization)的繪圖的OCT數據組。圖9舉例說明了利用OCT掃描而獲得的內腔二維橫截面，以便利用Carmy邊緣檢 測器方法產生組織邊界定位。圖10A是顯示了在兩個位置波束與壁上各個組織的相互作用的一段內腔壁的圖。圖10B和10C是根據本發明一個實施方式，舉例說明在從圖10A顯示的多層組織 對象提取衰減/反向散射系數的方法中使用的維數和變量的示意圖。圖IlA包括四個圖像數據圖，示出了根據本發明一個實施方式的關于反向散射和 衰減數據的示例性組織表征系數。圖IlB顯示了根據本發明一個實施方式，適用于實現用于區別不同組織性質的方 法的衰減和反向散射的顏色映射圖。圖IlC顯示了描述已經采用圖IlB中所示顏色映射增強的不同組織性質的兩個示 例性OCT圖像。圖1ID-IIE顯示了圖IlB和IlC的陰影形式圖12A和12B分別舉例說明了根據本發明實施方式的組織學制備的組織表征和 OCT數據處理的方法。圖13A顯示了根據本發明一個實施方式具有映射組織類型的一個示例組織學圖像。圖1 顯示了一個OCT圖像，其中圖13A中鑒別的組織類型和數據已經進行映射 和用邊界進行鑒別。圖14顯示了利用圖12A-12B中描述的方法，對于從實際人體動脈粥樣硬化斑塊獲 得的某些組織性質的衰減數據關于反向散射數據的作圖。圖15A顯示了適合與組織表征判別方法使用的的衰減數據關于反向散射數據的 作圖，該組織表征判別方法將所感興趣區域的組織性質與數據庫中收集的組織性質進行比較。圖15B舉例說明了根據本發明一個實施方式的示例性OCT組織表征圖像，其中計 算機紋理覆蓋用于描述所感興趣的區域。圖16A是根據本發明一個實施方式描述圖14中所示反向散射關于衰減數據的作 圖。圖16B-16C是根據本發明一個實施方式分別描述邊緣清晰度和紋理的作圖，如對 所感興趣的邊界測量的。
具體實施例方式以下描述參照舉例說明本發明某些實施方式的附圖。其他實施方式是可能的并且 對這些實施方式可以作出修改而不會偏離本發明的精神和范圍。因此，以下詳細描述并不 意味著限制本發明。相反，本發明的范圍通過所附權利要求限定。
一般而言，本發明涉及利用基于一般稱為低相干干涉測量技術(LCI)的光學方 法，如但不限于光學相干斷層掃描(OCT)，無論是時域還是傅里葉域的，對血管壁進行組織 表征的方法。在本文中描述的方法解決了在半自動化或自動化組織表征應用中遇到的問 題，如光學校準、偽差(偽象，artifact)去除、從所感興趣的區域產生精確的光學和空間參 數測量、組織分割、和組織類型的統計判別分析。如本文中所用的，判別分析是指將圖像或 數據分成不同類別。本發明提供了用于分析OCT數據和圖像從而表征生物組織的方法。盡管本文中 描述的方法可以具體地涉及血管組織，但是這些方法也適用于身體其他器官的組織，包括 胃腸道、肺和生殖道的組織。本發明的實施方式結合OCT系統以及包括以下關于圖1討論 的表征軟件和決策數據庫的計算裝置而運行。具體而言，OCT控制臺和OCT探針用于從血 管采集(獲取，acquire)原始OCT數據和解調數據(demodulated data)。在本文中，解調 數據是指OCT圖像，如灰度圖像，或與這樣的圖像相關的基礎數據(底層數據，underlying data)。OCT數據由計算裝置如處理器接收并用于產生其上顯示關于組織特性的數字、文本 或圖形信息的OCT圖像。一部分中，本發明的實施方式用于評價通過OCT探針可進入的某些內腔和組織的 壁。示例性組織圖像或組織數據組能夠包括，但不限于斑塊、脂質池和支架放置區。典型地， 樣品的組織學圖像用于使相同和不相關樣品的基于OCT數據表征自動化。在本發明一個實 施方式中，利用與數據庫中儲存的數據的軟件比對而表征或產生參考數據(例如，來自組 織學評審樣品的正常組織類型數據)。在一個實施方式中，表征軟件執行圖12A中所示的一 些或所有步驟。然而，這種軟件能夠實現本文中合適的和討論的其他方法。一般而言，表征軟件的一個實施方式基于組織學圖像中所感興趣區域的手動選 擇。評價實際組織學數據以鑒別不同組織類型。由此，這些鑒別的組織評價與對于該相同 樣品組織獲得的OCT圖像進行比較。通過比較手動鑒別的組織和組織學圖像中所感興趣的 結構，產生訓練集(training set)而允許本文中描述的一些軟件和編程邏輯可以自動表征 OCT圖像中的組織類型和結構。例如，如果組織層A在組織學圖像中被鑒別，則所感興趣的 相同區域A'就能夠在對應OCT圖像中被鑒別。這個過程能夠重復而建立用于定位OCT圖 像中不同組織的信息數據庫。反向散射和衰減數據能夠如下概述地使用而有利于這個過 程。本文中描述的方法的其他實施方式還包括圖像處理步驟(如焦點校正)和光學性質測 量。作為示例性樣品測量階段的一部分，一個或多個組織樣品利用OCT首先詢問(檢 查，interrogate)以便收集OCT掃描數據。一旦掃描數據被處理，則與組織樣品相關的所 得OCT圖像對成像偽差進行校準和校正。接著，組織樣品進行切片而產生組織學圖像，指示 為由不同元件(要素，element)或特性構成的圖像的不同部分。組織樣品利用組織學方法 (如染料染色)進行處理，并數字化而產生組織學圖像或組織學數據組。在一個實施方式中，OCT圖像是在從樣品的OCT掃描反射之后到達OCT探針的反 向散射信號的圖像映射。在一個實施方式中，組織學圖像是經過染料染色的實際組織樣品 的數字化顯微圖像，即組織學圖像是顯示染料分布的彩色圖像。因為染料優先結合于某些 分子和組織類型，所以組織學圖像映射組織樣品中的分子/組織類型。如本文中所用的，組 織學圖像典型地包括關于組織或組織結構的數據或由這種基礎數據產生的圖像。
組織學圖像允許操作員鑒別組織類型(或表征)和所感興趣的區域(ROI)。OCT 圖像匹配或映射于組織學圖像。在一個實施方式中，映射手動完成。接著，表征軟件隨后鑒 別OCT圖像上的對應區域。然后表征軟件計算組織光學性質或空間特性中的至少一個，其 結果儲存于數據庫中。隨后利用OCT數據和組織學中鑒別的組織類型，應用統計學分析而 形成判別分析方法。圖1是OCT成像系統10的概括視圖的示意性舉例說明。該成像系統典型地包括 干涉儀12和光源14，例如，寬帶光源，或向樣品臂16和參照臂18提供光束的波長掃描源。 樣品臂16通過光學掃描儀如OCT探針將光束遞送至組織。在一個實施方式中，光學掃描儀 是連接至樣品臂末端的旋轉傳感器并小心操縱通過患者身體而到達所感興趣的區域。掃描 探針向血管壁提供基本準直的光束。參照臂具有內置的已知反射器，其可以定位于單獨光 學路徑或與樣品臂共用但在稍微不同位置的路徑上。來自樣品臂和參照臂的反向散射光信 號在光學干涉儀12處重組。組合的光學干涉信號通過光學檢測器(或檢測器陣列)20轉化成電信號。隨后， 信號用于構建圖像。在一個實施方式中，檢測器與處理和分析子系統21電通信。該子系統 能夠包括處理器22、數據采集模塊M和分析軟件應用26。處理器22是計算機系統的一部分或其他基于處理器的設備執行各種軟件程序或 程序邏輯，如數據采集模塊M和數據分析模塊26。在其他實施方式中，采集和分析系統元 件是硬件模塊。在一個實施方式中，軟件包括如下描述的表征軟件和用于顯示所感興趣區 域的圖形用戶界面。典型地，處理器22與儲存器(未顯示)和數據庫觀通信。數據庫用 于儲存所有類型的數據并參與如下概述的各個處理階段和步驟中。OCT是這類成像系統中當前最廣泛使用的變體。商購OCT系統的樣品臂具有許多 構造，包括顯微鏡、前視內窺鏡和側視內窺鏡。為了簡化描述同時不失一般性，具有側視內 窺鏡的OCT用作用于以下描述本發明的一個非限制性實例。在這種構造中，光學探針安裝 在樣品臂16處的內窺鏡導管中。基本準直的波束從安裝于側面上的光學探針出來。典型 地，該導管和探針旋轉而產生2D掃描并也能夠被拉動或推進同時旋轉而產生3D掃描。OCT信號能夠描述為從離散光成像體積收集的光。來自樣品中離散的位置的信號 包括圖像數據組。從任何位置檢測的信號，除了光學成像系統的特性，通過散射元件的尺 寸、折射率、密度、幾何排布而確定。由于不同組織具有不同化學組成和顯微結構，所以它們 的外觀在OCT圖像中不同。外觀上的定性差異已被臨床用于鑒別和表征斑塊。然而，這種 定性方法需要豐富的經驗并易于產生儀器和人為錯誤。為了輔助組織表征，本發明提供了 整合定量測量的各種裝置。在一些實施方式中，這種組織表征利用處理器22和表征軟件自 動地實施。在本發明的一個實施方式中，表征軟件輸入OCT數據，校準信號強度，經由過濾增 強數據質量，校正成像偽差，并計算所有組織區域或由操作員鑒別的所感興趣的特定區域 的參數，以及使用存儲于數據庫中的參數來鑒別組織類型或進行表征。在這個實施方式中， 表征軟件鑒別來自OCT數據的組織光學性質或空間特性中的至少一個。計算并顯示組織光 學特性。單個組織光學性質單個地顯示或組合地顯示。為了計算組織的光學參數，能夠使用許多光學模型。在本發明的一個實施方式中， 組織的光學參數能夠通過基于單散射理論擬合數據而提取。在本發明另一實施方式中，光學參數通過模型提取，如包括多散射效應的廣義惠更斯-菲列爾(ELF)理論。在一個實施方式中，如以下討論的，P (ζ)是接收的OCT信號的功率。根據單散射 理論，從均勻樣品收集的OCT信號功率P(Z)，從深度、至Z1,通過下式描述P (2) = KA (z，Φ ) T (Z0) μ bcxp (-2 μ az) , Z0 < z < Z1(1. 1)log[P(z)] = log [ΚΑ (z, Φ ) T (Z0) ]+log ( μ b) _2 μ az，Z0 < z < Z1其中z是進入樣品中的深度，K是遞送的入射功率，A(z, Φ)是光學系統效率， T(Z0)是從組織表面至深度~的光學傳輸效率，μ b是組織反向散射系數，而1^是組織衰 減系數。在Α(z，Φ)中，角相關(角依賴性，angular dependence) Φ起因于由導管旋轉 和血液衰減引起的波束遞送效率的變化。z相關是由諸如發散光束聚焦分布的因素所引起 的。組織反向散射系數和衰減系數是組織類型的特性并且是在某些實施方式用來確定組織 特性的主要光學參數。對于具體成像設置，K值和Α(z，Φ)值是常數。對于所感興趣的特 定區域，T(Ztl)也是常數。然而，在某些實施方式中可能存在這些常數的變形。假定對于以 上討論的不同參數的基本恒定的行為，在log[P(z)]和深度ζ之間的線性關系是合理的假 設。因此，一條直線能夠擬合至描述在掃描深度和通過OCT系統接收的信號之間的關系的 數據。這種線性模型具有各種用途。例如，基于這種線性模型，衰減系數能夠從擬合直線的 斜率計算，同時反向散射系數能夠從擬合直線的偏移量(偏置，offset)進行計算。對于深度參數，ζ相關通過以下討論的圖3A和;3B舉例說明。由此，ζ相關能夠利 用擬合于圖3C中所示的數據的模型而解析。Φ相關具有許多能夠利用某些技術解決的影 響因素。在一個實施方式中，Φ相關利用擬合于如以下描述的圖4Β的數據的模型而解析。OCT成像機器和樣品臂光束遞送裝置具有各種光學效率。為了確保精確測量組織 光學性質，除了噪聲消減和過濾之外，成像系統必須小心校準并且必須去除各種偽差。如圖 2中所示，為了校準從樣品探針出來的光強度，這種校準方法的一個實施方式放置半透明材 料層30，具有已知的反向散射系數，圍繞光學探針32。在所示的圖中，都設置在感興趣的內 腔34中。來自這個層30的OCT強度與從探針出來的光強度成比例，由此提供校準的光學參 照。這種半透明層30能夠是導管的外護套(外鞘，outer sheath)形式、在最外護套和光 學纖維探針之間的層形式、或在光學纖維上的特定半透明涂層形式、導管護套或其間具有 校準反射系數的其他結構層形式。為了更詳細地考慮該實施方式，檢查示例性OCT探針的 組件是有用的。在一個實施方式中，OCT探針由通過一個或多個塑料或玻璃層包圍的旋轉光學纖 維32構成。這些構成了基本不動的保護護套。部分反射器能夠是層30 (其是護套的一部 分)或光學纖維或GRIN透鏡組件內部的界面。利用層30的優點在于層30的強度一般在 OCT圖像中是可見的。層30的缺點在于其是更大且更復雜的結構。這種較大尺寸和復雜性 可以是非均勻的并且整個層可能都具有旋轉依賴性。利用界面作為反射器的一個優點是其 與纖維一起旋轉。因此，不會有潛在的旋轉相關。界面的缺點在于其可能會處于標準OCT掃 描范圍之外(即，接近纖維尖端，其中標準OCT圖像范圍正好遠離纖維尖端開始)，要求OCT 掃描范圍向內調節以捕獲這個界面，并且損失外部掃描區域的相當部分。部分反射器30用于校準遞送的入射光強度(K)。部分反射層30能夠通過注入已知強度的激光并記錄反射的信號強度而進行校準。電磁束如適用于實施OCT掃描的光束如圖3A中所示，其中W0是束腰而、是瑞利 范圍(Rayleigh range) 0由于有限波長，所以用于成像的光束是從束腰發散的高斯光束。 其產生能夠通過以下洛倫茲函數描述的光束焦點分布。
權利要求
1.一種用于原位鑒別組織成分的處理器實現的方法，包括以下步驟a.利用探針原位收集組織樣品的OCT數據組；b.測量在所述組織樣品的一個點處的衰減值和反向散射值；和c.響應于所測得的衰減值和反向散射值，確定對應于由所述OCT數據組形成的OCT圖 像中的一個圖像位置的所述組織樣品中的一個位置的組織特性。
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括將反向散射-衰減空間中的一對坐標映射 至所述反向散射-衰減空間中該對坐標的值的標記。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述標記是顏色。
4.根據權利要求2所述的方法，進一步包括顯示對應于在所述OCT圖像的所述點處測 得的衰減和反向散射的標記。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述組織特性選自由膽固醇、纖維、脂質池、纖維 脂肪、鈣化、紅色血栓、白色血栓、泡沫細胞和蛋白聚糖組成的組。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述標記選自由覆蓋圖、顏色映射、紋理映射和 文本組成的組。
7.根據權利要求1所述的方法，進一步包括利用選自由反向散射、衰減、邊緣清晰度和 紋理測量組成的組中的性質對組織類型進行分類的步驟。
8.根據權利要求1所述的方法，進一步包括校正焦點效應以改善組織類型分類的步馬聚ο
9.根據權利要求1所述的方法，進一步包括應用角強度校正以解決衰減效應的步驟。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述衰減效應是血液相關的。
11.根據權利要求1所述的方法，進一步包括利用選自由邊界檢測、內腔位置和OCT位 置深度確定組成的組中的技術來確定組織特性的步驟。
12.一種用于原位鑒別組織成分的系統，包括a.用于原位獲取組織的OCT圖像的OCT子系統；b.與所述OCT子系統通信的處理器，用于測量所述OCT圖像中的一個點處的衰減和反 向散射，并響應于所測得的衰減和反向散射，確定對應于所述OCT圖像中所述點的所述組 織中的一個位置處的組織的特性；和C.顯示器，用于顯示所述OCT圖像和對應于所述OCT圖像中所述點處測得的衰減和反 向散射的標記。
13.根據權利要求12所述的系統，其中，所述組織特性選自由膽固醇、纖維、纖維性、脂 質池、脂質、纖維脂肪、鈣結節、鈣板、鈣斑點、血栓、泡沫細胞和蛋白聚糖組成的組。
14.一種用于鑒別樣品的組織特性的光學相干斷層掃描系統，所述計算機系統包括 檢測器，構造成接收來自掃描樣品產生的光干涉信號并將所述光干涉信號轉化成電信號；電子存儲裝置；和與所述電子存儲裝置和所述檢測器通信的電子處理器，其中所述存儲裝置包含指令， 所述指令當由所述處理器執行時促使所述處理器完成以下操作分析所述電信號并產生對應于所述樣品的多個數據組，其中所述多個數據組中的一個 包含反向散射數據；將所述反向散射數據與第一閾值進行比較，所述反向散射數據映射至所述樣品中的第 一位置；和如果所述反向散射數據超過所述第一閾值，則將所述樣品中的所述第一位置表征為具 有第一組織特性。
15.根據權利要求14所述的系統，其中，所述第一組織特性選自由膽固醇、纖維、纖維 性、脂質池、脂質、纖維脂肪、鈣結節、鈣板、鈣斑點、血栓、泡沫細胞和蛋白聚糖組成的組。
16.根據權利要求14所述的系統，其中，所述處理器進一步被促使產生所述樣品的OCT 圖像，使得所述第一組織特性相對于所述第一位置被鑒別并顯示。
17.根據權利要求14所述的系統，其中，所述多個數據組中的一個包含OCT掃描數據、 衰減數據、邊沿清晰度數據、紋理參數和干涉數據。
全文摘要
一種用于確定通過光學相干斷層掃描(OCT)成像的一個組織或多個組織的性質的方法和設備。在一個實施方式中，測量OCT光束的反向散射和衰減，并基于這些測量結果，將諸如顏色的標記分配給對應于那部分的反向散射和衰減的具體值的圖像的每一部分。然后圖像與所述標記一起顯示并且用戶接著能夠確定組織特性。在一個可替換實施方式中，組織特性通過反向散射和衰減值的組合給定的程序自動分類。
文檔編號G01N21/47GK102046071SQ200980119224
公開日2011年5月4日 申請日期2009年6月2日 優先權日2008年6月2日
發明者徐晨陽, 約瑟夫·M·斯密特 申請人:光學實驗室成像公司