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365bet官网所属慈溪医工所提出3D视网膜光学相干断层扫描中的降噪技术
编辑:365bet体育在线投注,日期:2018-03-07

  光学相干断层扫描技术(Optical Coherence Tomography,OCT)是近十年迅速发展起来的一种成像技术,它利用弱相干光干涉仪的基本原理,检测生物组织不同深度层面对入射弱相干光的背向反射或几次散射信号,通过扫描,可得到生物组织二维或三维结构图像,它可以实现对生物组织高分辨率的非侵入层析测量,一种微米级的生物学组织横断面成像模式具有广泛的应用前景,已被广泛用于眼科视网膜成像。第一代OCT是时域模式(TD-OCT)。TD-OCT在轴向扫描或A扫描中的采集可达每秒400次。在2001年,频域OC(SD-OCT)被开发出来,它可以在一次A扫描中获取所有的信息并使用固定镜头使该方法具有更快的采集速度,以至获得的数据量大幅增加。目前的商用SD-OCT比TD-OCT的速度快了很多倍。例如,SPECTRALIS(海德堡工程,海德堡,德国),可达到每秒40000次扫描。如此之快的速度也使得3D数据成为可能。最近,拓普康已经开发了ATLANTIS(日本拓普康企业),一个变频源头的OCT(SS-OCT)成像模式,其利用波长在1050nm范围的变频光源,具有更快的扫描速度(约为每秒100,000次)。光学相干成像的质量对后续的图像分析、疾病检测具有非常重要的意义。传统的二维光学相干成像常采用重叠扫描的方法来降低噪音。在最新的三维光学相干成像,由于数据采集时间的限制,无法采取重叠扫描的方法来降低噪音。类似于许多其他成像模式,OCT图像也会受到斑点“噪音”的影响,这是一种粒状“噪音”,内在地存在于OCT中,会降低OCT的图像质量,影响视觉识别和诊断,增加了后续图像自动化分析的挑战难度,如各种视网膜层分割等。因此,减少斑点噪音是非常重要的。

  365bet官网所属慈溪医工所程骏博士在医学图像领域顶级期刊IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING发表的论文“Speckle Reduction in 3D Optical CoherenceTomography of Retina by A-Scan Reconstruction”中提出了利用相邻A-扫描之间的高度相似性和矩阵补全的方法来降低噪音,将三维OCT的问题变成一个低秩矩阵分解问题,为降噪提供优化思路。实验结果表明了所提出的方法在增加峰值的同时降低均方误差信噪比和平均结构相似性。该方法优于其他方法如NLM、NCDF和BM4D,具有较少的伪像。并且首次证明了该方法能使得后续的图像处理,如视网膜图像的分层变得更加容易。通过未去噪的原始图像和去噪过程的图像对比可以看出,经过去噪,能够更加清晰的看出各层之间的分界线。通过对8个大型视网膜数据集进行验证,表明该方法具有良好的降噪效果,可使自动视网膜层分割更准确。该技术可以嵌入到当前OCT机器来增强可视化的图像质量并方便随后的分析,如视网膜层分割等,为医生和患者提供便捷。

 

去噪前的原始OCT黄斑图像和去噪后的OCT黄斑图像

  (慈溪医工所 程骏)

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