基于光学相干血流运动造影的毛细管血流测速研究文献综述

基于OCTA的毛细血管测速研究

1.发展情况

OCTA是一种无损伤的观察血管的方法，可以观察到血管因为疾病而产生的形态学上的改变。相比传统的荧光血管造影和吲哚菁绿素血管造影，它在探测血管功能性信息方面有更好的分辨率。总体而言OCTA技术做到了高分辨、无损伤还有实时成像。OCTA在高质量成像方面取得了一定的成功，但是在量化分析方面仍然存在一定的问题。血流信号的强度、实际血流体积、速度、波动和灌注之间的关系仍然不清晰，还在研究当中。

基于多普勒原理，科学家们正在研究OCT信号强度和血流速度的关系。Liu等人表明即使多普勒OCT测量时对多普勒角度的依赖性很强，它还是可以用来测量在一定范围内的血流速度，依赖于相邻A-scan的时间间隔[1]。Szkulmowski等人提出了用谱域和时域结合的OCT来更准确地测量血流速度，他们发现OCT信号和理论上可以测量的速度范围之间存在一种线性关系[2,3]。为了从OCTA系统中提取实际的血流量化信息（比如血流体积、速度、波动、灌注情况等），获取到的OCTA信号一定要包含完整的血流信号。从这个角度来说，基于方差的方法（相位方差法和散斑方差法）并不适用。

Tokayer等人用体外模拟实验验证了SSADA去相关信号和血流速度之间的关系[4]。实验发现，在两个连续A-scan时间间隔范围为56mu;s~280mu;s内，SSADA去相关信号和血流速度成线性关系。当血流速度达到2mm/s时，SSADA去相关信号饱和，意味着SSADA去相关信号在A-scan时间间隔不到500mu;s时，SSADA去相关信号就与血流速度没有关系了。

最近，Choi等人使用体外模拟血流实验装置来研究OMAG信号和血流成分的关系[5]。利用不同浓度（1％~4％）的脂肪乳剂来模拟血流，速度从1mm/s到4mm/s，每次增加1mm/s。有一个简化的分析模型，就是将复数OCT信号看成是浓度（比如在一个扫描体像素中包含多少粒子数）和血流速度（来自幅度去相关）的产物。因此，计算出的OMAG血流信号的值代表着通量的概念：在单位时间内，通过单位横截面积的粒子数。从仿真和实验的结果来看，可以得到两个结论：（1）在一定的流速范围内，OMAG信号的幅值和流速成线性关系，这和OCT的B-scan速率有关。当连续B-scan的时间间隔为50mu;s时，OMAG信号和在0.3~4mm/s流速大致成线性关系。（2）当脂肪乳剂的浓度增加的时候，OMAG信号的幅值也随之增加。

在目前商用的SD-OCTA系统中，光栅扫描协议需要在完整的B-scan之后再重复进行。因此，同一位置两次连续的B-scan或A-scan的时间间隔为2~4ms，其中，A-scan速率为70kHz，一次B-scan取得300个样本点。在这种时间标度下，OCTA信号和血流速度之间的关系达到一种平稳状态，因此不管使用哪种OCTA系统，检测到的OCTA信号的值对流速变化不敏感。尽管血流信号和流速无关，OMAG血流信号依然和上文中提到的血红细胞的浓度有关。

除了将OCTA信号的值和实际的血流成分关联起来，科学家也正在研究从OCTA血管造影中直接获取血流信息的量化成分。比如，Jia等人提出了流动指数和血管密度来测量平均去相关值（据称与血流速度有关），还有在SSADA血管造影中血管所占的面积百分比[6]。Chu等人提出了一套综合指标来定量分析OCTA信号，五个指标分别是：血管面积密度、血管骨架密度（通过计算血管所占面积的百分比而不受血管直径的影响来评估功能性血管网络）、血管直径指数、血管周长指数、血管复杂度指数（由血管的弯曲程度获得）[7, 8]。所有提出的成分都与视网膜的损伤和缺陷区域有关，能够更好的帮助我们了解疾病机理。

2.测速研究