血管内光声层析与光学相干层析定量成像方法的研究

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血管内光学相干层析成像(Intra Vascular Optical Coherence Tomography,IVOCT)是目前分辨率最高的血管内成像技术,但其穿透能力较弱,且在病变出现的早期,仅根据组织结构图像无法准确识别粥样硬化斑块成分,需要形态结构之外的生理信息对比机制,获得具有临床参考价值的组织光学特征参数。血管内光声成像(Intra Vascular Photo Acoustic,IVPA)是一种新型的血管内功能成像技术,它结合了光学成像的高光吸收对比度以及超声检测高分辨率的优点,但可能丢失一些弱吸收组织的信息。IVPA和IVOCT具有互补的特点,将二者结合起来进行双模态成像,可同时获得组织的光吸收特性和散射特性。本文的主要工作包括两方面:一是设计基于深度解析的方法和基于误差最小化的方法,根据IVOCT灰阶图像定量估计血管横截面上组织光衰减系数的空间分布,实现定量IVOCT;二是建立基于电磁理论的IVPA-OCT双模态联合定量成像模型,同时重建组织的电极化率和热膨胀系数(即Grüneisen系数)。分别设计仿真实验和对临床图像的实验,其中仿真实验用于评价IVOCT图像中光衰减系数的估算精度,以及验证基于电磁理论的IVPA-OCT双模态成像前向仿真算法;临床图像实验用于验证采用本文方法估计血管壁和不同类型斑块组织光衰减系数的可行性。实验结果表明:与IVOCT结构图像相比,光衰减系数分布图能够有效地提高正常组织与病变组织的对比度,为表征组织光学特性提供有益参考;建立基于电磁理论的IVPA-OCT双模态成像模型,有助于实现两种成像技术的互补,同时获得组织的高精度和高对比度的初始声压分布图和光散射分布图,提高对不同成分组织和不稳定斑块的识别能力。
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