寧波材料所開發(fā)出一種通用光學相干層析成像（OCT）和OCT血流造影（OCTA）圖像噪聲去除方法
通用光學相干層析成像（OCT）是一種重要的眼科成像模態(tài)，具有非侵入式三維成像的特點，已經(jīng)成為糖尿病視網(wǎng)膜病變、老年性黃斑病變等最常見眼底病的常規(guī)檢測手段。OCT血流造影（OCTA）是新興的OCT功能成像，無需注射造影劑便可獲得毛細血管形態(tài)、灌注以及血流動力學信息。近年來，OCTA已經(jīng)被大量應(yīng)用于眼科疾病的研究中，在檢測靈敏度、準確性等方面具有顯著優(yōu)勢，應(yīng)用前景非常廣闊。
然而，OCT圖像中的散斑噪聲與OCTA圖像中的運動噪聲，嚴重妨礙了眼底組織和血管結(jié)構(gòu)的可視化，并導致難以進行定量分析。針對這一問題，已有大量的研究工作嘗試去除OCT和OCTA圖像中的噪聲，但現(xiàn)有的研究都只針對其中一種有較好的效果。如圖1所示，目前最為有效的OCT去噪算法BM4D和K-SVD對OCT圖像效果較好，但分別會導致OCTA中毛細血管信息的丟失和模糊。
針對這一現(xiàn)狀，近日，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所智能醫(yī)學影像團隊（iMED）開發(fā)出一種能夠通用于OCT和OCTA圖像去噪的方法，并在兩種類型圖像的去噪中都取得了超越現(xiàn)有方法的效果。該方法考慮到OCTA圖像中的眼底血管在B掃描中與噪聲形態(tài)接近，很容易與之混淆。因此提出在三維空間進行去噪，通過利用在en face平面上血管的線狀結(jié)構(gòu)特征與噪聲相區(qū)分。該方法進一步利用到OCT和OCTA信號的稀疏性，采用三維剪切波（shearlet）進行特征變換和分解，并對噪聲進行濾波，方法流程如圖2所示。
由于剪切波相較于小波（wavelet）、曲線波（curvelet）等具有更強現(xiàn)狀特征和邊緣特征表示能力，該方法對于散斑噪聲和運動噪聲同時具有很強的消除能力。此外，由于該方法的無監(jiān)督（unsupervised）特性，因此對于不同特征（正常、病灶）和不同來源的數(shù)據(jù)具有很好的魯棒性和泛化能力。圖3是針對一個老年性黃斑病變數(shù)據(jù)的OCT和OCTA去噪示例。
該項研究成果以“Universal digital filtering for denoising volumetric retinal OCT and OCT angiography in 3D shearlet domain”為題發(fā)表在該領(lǐng)域權(quán)威期刊Optics Letters上（Opt. Lett. 45, 694-697 (2020) https://doi.org/10.1364/OL.383701）。該項研究受到寧波市“科技創(chuàng)新2025”重大專項、浙江省自然科學基金（LQ19H180001）、寧波市公益基金（2018C50049）的資助。
圖1 算法效果對比圖
圖2 方法流程圖
圖3 老年性黃斑病變數(shù)據(jù)OCT和OCTA去噪示例
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