基于OCTA视网膜图像的黄斑中心无血管区体积计算方法及系统与流程

本发明涉及一种体积参数计算方法，特别涉及一种基于octa视网膜图像的黄斑中心无血管区体积计算方法及系统。

背景技术：

octa视网膜图像是一种光学相干断层扫描血管成像图像，它是利用分频增幅去相干血管成像技术(ssada)，将同一位置反复扫描的oct的频幅分成数段使用去相关法进行分析，对oct扫描图像进行处理，将视网膜、脉络膜的血管在冠状面进行重建。它可以有效地呈现视网膜、脉络膜各层血管形态。在视网膜黄斑中央凹区域，存在一个由浅层和深层视网膜血管丛环绕的无血管区域称为黄斑中心无血管区(faz)。临床实验表明octa图像能够用于测量黄斑中心无血管区(faz)的范围。octa图像是三维的，但目前faz的定量指标是基于octa二维投影下的面积，具体测量方法是：基于浅层、深层视网膜血管丛投影图，勾勒出无血管区的轮廓从而得到faz面积。这种二维测量方式忽视了faz在轴向上的形态变化，且不能体现视网膜层结构的厚度变化对faz尺寸的影响，不利于医生直观而全面的观测faz的范围。因此将faz尺寸测量扩展为三维的体积参数对临床评价具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能获取faz三维体积参数的黄斑中心无血管区体积计算方法及系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于octa视网膜图像的黄斑中心无血管区体积计算方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，采集octa视网膜图像；

步骤2，设置包含黄斑中心无血管区域即faz区域的限制区域；

步骤3，拉平所述限制区域；

步骤4，在拉平后的限制区域内在轴向方向依次生成若干帧一个像素厚度的投影图像，并在每一帧投影图像上标注faz区域，记为标签图像；

步骤5，将所述标签图像还原至未拉平限制区域前的原始层位置；

步骤6，统计还原后的标签图像中标签像素的个数，由此求取faz区域的体积。

进一步地，步骤2所述设置包含黄斑中心无血管区域即faz区域的限制区域，具体过程包括：

步骤2-1，分割octa视网膜图像的内界膜ilm和外丛状层opl下边界；

步骤2-2，将ilm作为限制区域的上边界，将opl下边界下方lμm处作为限制区域的下边界。

进一步地，所述l的取值为octa图像采集设备划定的深层血管复合体dvc下边界值。

进一步地，步骤3中拉平所述限制区域，具体过程包括：

步骤3-1，获取opl下边界三维全局最低点，并将该最低点下方lμm处的行坐标作为下边界基准；

步骤3-2，将限制区域内的每一列移动至下边界基准，实现每一列下边界对齐，获得初步拉平限制区域；

步骤3-3，获取所述初步拉平限制区域的上边界三维全局最高点，并将该最高点作为上边界基准；

步骤3-4，将所述初步拉平限制区域内的每一列变换为固定长度，该固定长度为所述下边界基准、上边界基准之间的距离长度。

进一步地，步骤5中将所述标签图像还原至未拉平限制区域前的原始层位置，具体过程包括：

反向执行步骤3的反操作，将标签图像还原为符合octa视网膜图像原始层结构分布的标签图像。

进一步地，步骤6中所述求取faz区域的体积，所用公式为：

v＝n×p

式中，v表示faz区域的体积，n表示标签像素的个数，p表示图像的分辨率参数。

一种基于octa视网膜图像的黄斑中心无血管区体积计算系统，所述系统包括：

采集模块，用于采集octa视网膜图像；

区域设置模块，用于设置包含黄斑中心无血管区域即faz区域的限制区域；

区域变换模块，用于拉平所述限制区域；

标签图像生成模块，用于在拉平后的限制区域内在轴向方向依次生成若干帧一个像素厚度的投影图像，并在每一帧投影图像上标注faz区域，记为标签图像；

图像还原模块，用于将所述标签图像还原至未拉平限制区域前的原始层位置；

体积计算模块，用于统计还原后的标签图像中标签像素的个数，由此求取faz区域的体积。

进一步地，所述区域设置模块包括：

分割单元，用于分割octa视网膜图像的内界膜ilm和外丛状层opl下边界；

区域设置单元，用于将ilm作为限制区域的上边界，将opl下边界下方lμm处作为限制区域的下边界。

进一步地，所述区域变换模块包括：

第一基准设定单元，用于获取opl下边界三维全局最低点，并将该最低点下方lμm处的行坐标作为下边界基准；

第一变换单元，用于将限制区域内的每一列移动至下边界基准，实现每一列下边界对齐，获得初步拉平限制区域；

第二基准设定单元，用于获取所述初步拉平限制区域的上边界三维全局最高点，并将该最高点作为上边界基准；

第二变换单元，用于将所述初步拉平限制区域内的每一列插值为固定长度，该固定长度为所述下边界基准、上边界基准之间的距离长度。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)通过图像拉平及其反操作，实现了在轴向方向扩展原有的faz二维投影，从而重建faz三维形态，获得faz体积的计算结果；2)首次从三维层面描述faz结构，提出了faz体积这一定量评价指标，并给出了可操作性强的计算方法，为相关临床诊断和科研工作提供了新的突破口。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为一个实施例中基于octa视网膜图像的黄斑中心无血管区体积计算方法的流程图。

图2为一个实施例中限制区域上下边界示意图。

图3为一个实施例中限制区域下边界拉平示意图。

图4为一个实施例中限制区域上边界拉平示意图。

图5为一个实施例中拉平后限制区域的某一帧c-scan(投影图像)faz区域标注示意图，其中图(a)为原始投影图像，图(b)为标注faz区域后的投影图像。

图6为一个实施例中c-scan标注与b-scan标签图像的对应关系示意图，其中图(a)为c-scan(x-y视图)标注过程的三维视图，图(b)为标注完成后的一帧b-scan(x-z视图)标签图像。

图7为一个实施例中还原层位置后的标签图。

图8为一个实施例中faz体积标签的三维结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，结合图1，提供了一种基于octa视网膜图像的黄斑中心无血管区体积计算方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，采集octa视网膜图像；

步骤2，设置包含黄斑中心无血管区域即faz区域的限制区域；

步骤3，拉平限制区域；

步骤4，在拉平后的限制区域内在轴向方向依次生成若干帧一个像素厚度的投影图像，并在每一帧投影图像上标注faz区域，记为标签图像；

步骤5，将标签图像还原至未拉平限制区域前的原始层位置；

步骤6，统计还原后的标签图像中标签像素的个数，由此求取faz区域的体积。

进一步地，在其中一个实施例中，步骤2中设置包含黄斑中心无血管区域即faz区域的限制区域，具体过程包括：

步骤2-1，分割octa视网膜图像的内界膜ilm和外丛状层opl下边界；

步骤2-2，将ilm作为限制区域的上边界，将opl下边界下方lμm处作为限制区域的下边界。

进一步地，在其中一个实施例中，上述l的取值为octa图像采集设备或医学文献划定的深层血管复合体dvc下边界值。

示例性优选地，在其中一个实施例中，上述lμm＝10μm。

进一步地，在其中一个实施例中，步骤3中拉平限制区域，具体过程包括：

步骤3-1，获取opl下边界三维全局最低点，并将该最低点下方lμm处的行坐标作为下边界基准；

步骤3-2，将限制区域内的每一列移动至下边界基准，实现每一列下边界对齐，获得初步拉平限制区域；

步骤3-3，获取初步拉平限制区域的上边界三维全局最高点，并将该最高点作为上边界基准；

步骤3-4，将初步拉平限制区域内的每一列变换为固定长度，该固定长度为下边界基准、上边界基准之间的距离长度。

进一步优选地，在其中一个实施例中，步骤3-4中将初步拉平限制区域内的每一列变换为固定长度，具体采用线性插值法。

进一步地，在其中一个实施例中，步骤5中将标签图像还原至未拉平限制区域前的原始层位置，具体过程包括：

反向执行步骤3的反操作，将标签图像还原为符合octa视网膜图像原始层结构分布的标签图像。

进一步地，在其中一个实施例中，步骤6中求取faz区域的体积，所用公式为：

v＝n×p

式中，v表示faz区域的体积，n表示标签像素的个数，p表示图像的分辨率参数。

在一个实施例中，提供了一种基于octa视网膜图像的黄斑中心无血管区体积计算系统，该系统包括：

采集模块，用于采集octa视网膜图像；

区域设置模块，用于设置包含黄斑中心无血管区域即faz区域的限制区域；

区域变换模块，用于拉平限制区域；

标签图像生成模块，用于在拉平后的限制区域内在轴向方向依次生成若干帧一个像素厚度的投影图像，并在每一帧投影图像上标注faz区域，记为标签图像；

图像还原模块，用于将标签图像还原至未拉平限制区域前的原始层位置；

体积计算模块，用于统计还原后的标签图像中标签像素的个数，由此求取faz区域的体积。

进一步地，在其中一个实施例中，上述区域设置模块包括：

分割单元，用于分割octa视网膜图像的内界膜ilm和外丛状层opl下边界；

区域设置单元，用于将ilm作为限制区域的上边界，将opl下边界下方lμm处作为限制区域的下边界。

进一步地，在其中一个实施例中，上述区域变换模块包括：

第一基准设定单元，用于获取opl下边界三维全局最低点，并将该最低点下方lμm处的行坐标作为下边界基准；

第一变换单元，用于将限制区域内的每一列移动至下边界基准，实现每一列下边界对齐，获得初步拉平限制区域；

第二基准设定单元，用于获取初步拉平限制区域的上边界三维全局最高点，并将该最高点作为上边界基准；

第二变换单元，用于将初步拉平限制区域内的每一列插值为固定长度，该固定长度为下边界基准、上边界基准之间的距离长度。

示例性地，作为一种具体示例，在其中一个实施例中，通过octa成像设备采集到的三维octa视网膜图像大小为640×400×400像素，像素分辨率为3μm×15μm×15μm。faz存在的限制区域如图2所示，手动分割得到ilm和opl下边界，取opl下边界下方10微米作为限制区域的下边界，取ilm作为限制区域的上边界。获取opl下边界三维全局最低点，并以该最低点下方10微米的行坐标为下边界基准。将限制区域内的每一列移动至下边界基准对齐，限制区域下边界拉平后的结果如图3所示。获取拉平下边界后的限制区域上边界的三维全局最高点，以该最高点作为上边界基准，并将限制区域内的每一列线性插值为固定长度，该固定长度为上下边界基准之间的距离长度，限制区域上边界拉平后的结果如图4所示。拉平限制区域后，自上而下依次取投影图，选取某一帧投影图c-scan如图5(a)所示，在该c-scan上手动标注faz的轮廓，随后对轮廓内部进行填充操作获得图5(b)中的白色标签，c-scan标注与b-scan标签图像的对应关系如图6所示。将标签图像还原至原始层位置获得如图7所示的标签图像。统计标签图像中标签像素的个数，将像素个数乘以分辨率参数，获得该数据的faz体积为0.014947mm³。faz体积标签的三维结构如图8所示。

综上，本发明首次从三维层面描述faz结构，展现了faz在轴向上的形态变化，且综合了视网膜层结构的厚度变化对faz尺寸的影响，提出了faz体积这一定量评价指标。较于原有的faz二维投影面积指标，三维faz体积有利于医生直观而全面的观测faz的范围。本发明提出的faz体积计算方法简单易操作，对于后续研究如faz定性和定量分析等具有重要意义。