宁波材料所开发出一种通用光学相干层析成像(OCT)和OCT血流造影(OCTA)图像噪声去除方法
发布时间: 2021-11-19
来源: 科创项目库
基本信息
通用光学相干层析成像(OCT)是一种重要的眼科成像模态,具有非侵入式三维成像的特点,已经成为糖尿病视网膜病变、老年性黄斑病变等最常见眼底病的常规检测手段。OCT血流造影(OCTA)是新兴的OCT功能成像,无需注射造影剂便可获得毛细血管形态、灌注以及血流动力学信息。近年来,OCTA已经被大量应用于眼科疾病的研究中,在检测灵敏度、准确性等方面具有显著优势,应用前景非常广阔。
然而,OCT图像中的散斑噪声与OCTA图像中的运动噪声,严重妨碍了眼底组织和血管结构的可视化,并导致难以进行定量分析。针对这一问题,已有大量的研究工作尝试去除OCT和OCTA图像中的噪声,但现有的研究都只针对其中一种有较好的效果。如图1所示,目前最为有效的OCT去噪算法BM4D和K-SVD对OCT图像效果较好,但分别会导致OCTA中毛细血管信息的丢失和模糊。
针对这一现状,近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能医学影像团队(iMED)开发出一种能够通用于OCT和OCTA图像去噪的方法,并在两种类型图像的去噪中都取得了超越现有方法的效果。该方法考虑到OCTA图像中的眼底血管在B扫描中与噪声形态接近,很容易与之混淆。因此提出在三维空间进行去噪,通过利用在en face平面上血管的线状结构特征与噪声相区分。该方法进一步利用到OCT和OCTA信号的稀疏性,采用三维剪切波(shearlet)进行特征变换和分解,并对噪声进行滤波,方法流程如图2所示。
由于剪切波相较于小波(wavelet)、曲线波(curvelet)等具有更强现状特征和边缘特征表示能力,该方法对于散斑噪声和运动噪声同时具有很强的消除能力。此外,由于该方法的无监督(unsupervised)特性,因此对于不同特征(正常、病灶)和不同来源的数据具有很好的鲁棒性和泛化能力。图3是针对一个老年性黄斑病变数据的OCT和OCTA去噪示例。
该项研究成果以“Universal digital filtering for denoising volumetric retinal OCT and OCT angiography in 3D shearlet domain”为题发表在该领域权威期刊Optics Letters上(Opt. Lett. 45, 694-697 (2020) ***)。该项研究受到宁波市“科技创新2025”重大专项、浙江省自然科学基金(LQ19H180001)、宁波市公益基金(2018C50049)的资助。