CN104068830B - 一种双光血管显像仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双光血管显像仪，包括壳体和壳体前端的光照部；壳体内仅设置有双光源模块和为双光源模块供电的电源模块，双光源模块由两种发出不同波长的光的LED灯组成，光照部罩在双光源模块的外部，中央形成有透光孔。本发明的双光血管显像仪可以进行实时显像，提高医护工作者静脉扎针的效率。采用610±10nm /690±10nm 的双光设计，可以提高对肤色深浅不同的患者的适用性，以达到更好的显像效果。波长在610nm和690nm附近的光在组织有一定的穿透深度，可以保证其同样十分适用于临床上皮肤下脂肪过厚的患者、天生血管细小的患者以及幼儿。其外形小巧便携的设计，可以做到医护工作者随取随用，降低劳动强度，提高工作效率。

Description

一种双光血管显像仪

技术领域

本发明涉及一种给予光学成像技术的辅助医疗器械，尤其涉及一种双LED发光静脉显像装置。

背景技术

静脉输液是重要的临床治疗以及给药方法之一。选择一条手背浅表静脉，进行扎针、输液，是临床医护人员最常见的临床工作之一。不管是普通的病患治疗，还是紧急病人的抢救，成功的静脉穿刺，快速建立静脉通道，已补充体液、给药和输血等，尽快减轻病人痛苦，是尤为重要的。传统的手背静脉辨别，一般是医护人员进行弹摸使血管充盈、使用橡胶管绑扎使静脉突起，以及简单的肉眼判断，然后进行扎针输液。这全凭临床医护人员的临床经验以及肉眼判断，这会造成临床医护人员在临床工作中有极大的精神压力。而且，皮下结构具有复杂性，有些情况下，并不是单凭医护工作人员的经验判断就做到顺利穿刺的。在面对难穿刺静脉的时候，包括，不显露静脉、脆弱静脉、空虚静脉、活动度大的静脉、表浅细小静脉以及小儿头部静脉，此时在此类情况中，极容易发生由于临床医护人员静脉扎针经验判断不准确，造成多次扎针，加重病人精神上的恐惧以及肉体痛苦的类似事件，甚至引发医患纠纷，造成其他不良事件的发生，这在新闻中并不鲜见。

血管显像仪的开发，就是以解决临床静脉穿刺困难，提高医护工作效率，降低其他不良风险为出发点的。现在市场上的血管显像装置采取光源模块、摄像头模块、图像处理模块以及投影模块为一体的显像装置。其中，静脉走向的图像十分依赖于摄像头的拍摄，而一些较为纤细的血管并不能被拍摄下来，应用有局限性；目前图像的投影角度的调整仅是依赖于经验丰富的工程师的手工调整，一旦被拆卸重新组装，就会出现投影角度的误差，这样反而造成了静脉扎针的错误率的提高；且多采用单光源，显像效果较差。目前的技术所生产出来的设备，体积较大，不方便医护人员的随时取用。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种双光血管显像仪，利用LED光直接照射皮肤，使人眼观察能直接清晰地看到静脉血管的走向，从而对医护人员进行准确穿刺具有一个很好地辅助作用。

本发明为解决这一问题所采取的技术方案是:

本发明的双光血管显像仪，包括壳体和壳体前端的光照部；壳体内仅设置有双光源模块和为双光源模块供电的电源模块，双光源模块由两种发出不同波长的光的LED灯组成，两种LED灯的发光波长均在600nm~700nm之间；两种LED灯在位置上间隔设置，在电路上，第一种LED灯与第二种LED灯并联。光照部罩在双光源模块的外部，前端形成缺口，光照部的中央形成有透光孔，透光孔呈前端有缺口的圆环形。

所述的光照部包括外侧的聚光壳和内侧的反光壳；聚光壳和反光壳的端面均为前端有缺口的圆环形，并形成同样形状的透光孔。

所述的双光源模块的多个LED灯排列成有缺口的圆环形。

一种优选方案是：第一种LED灯发光波长在610±10nm，第二种LED灯发光波长为690±10nm。

更为优选的方案是：第一种LED灯发光波长在610nm，第二种LED灯发光波长为690nm。

本发明的优点和积极效果为：

本发明的双光血管显像仪可以进行实时显像，提高医护工作者静脉扎针的效率。采用610±10nm/690±10nm双光的设计，可以提高对肤色深浅不同的患者的适用性，以达到更好的显像效果。对于较为细小的血管来说，波长在610nm/690nm附近的双光血管显像仪也能达到一个良好的实时显像效果，对于临床上的扎针困难的患者，尤其是天生血管细小的患者以及幼儿，其对医护工作者的静脉扎针的辅助作用具有极大的意义。波长在610nm和690nm附近的光在组织有一定的穿透深度，可以保证其同样十分适用于临床上的肥胖的患者，即皮肤下脂肪过厚的患者。其外形小巧便携的设计，可以做到医护工作者随取随用，降低劳动强度，提高工作效率。

本发明由于除去了摄像头和投影仪等部件，也不需要图像处理，不但降低了成本，而且减少了误差，有助于提高穿刺准确性。

附图说明

图1是本发明的双光血管显像仪的立体图；

图2是本发明的双光血管显像仪的主视图；

图3是本发明的双光血管显像仪的分解结构示意图；

图4是水对不同波长光的吸收光谱；

图5是血红蛋白对不同波长光的吸收光谱；

图6是本发明的双光血管显像仪的使用状态图；

图7是本发明的双光血管显像仪的使用流程图。

图中主要部件标号说明：

1：外壳 2：光照部

3：透光孔 4：开关

5：电源盒盖 6：电源模块

7：上壳体 8：双光源模块

9：下壳体 10：反光壳

11：聚光壳。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的双光血管显像仪做进一步说明，附图中与现有技术相同的部件采用了相同的标号。下述各实施例仅用于说明本发明而并非对本发明的限制。

生物组织光学成像，即利用光辐射对生物组织进行成像，从做出临床诊断和检测。光与生物组织之间的相互作用很复杂。光的光波特性的不同，生物组织结构的差异性及其物理化学的生物特性的不同，均对其成像效果有很大的影响。

那么针对不同的生物组织，应当选用不同的合适的即成像效果最好的光源。在红色至近红外（NIR）光区域，这个区域被称为诊断和治疗窗口（最初由约翰·帕里什和罗素·安德森提出）。

当光照射入生物组织时，对于，可见光-近红外波段的光来说，最主要发生的是散射这种作用形式。此时光在传播过程中会迅速弥散，这更利于光与组织的接触反射吸收。然而，散射效应中光波长变化造成的差异性会很小。

在组织内部，从细胞膜到细胞器，光的散射效应可以发生在组织中的任何地方。细胞器中的细胞核和线粒体是最为主要的散射体。

在生物组织中，光吸收和散射会导致光的衰减，这个可以用有效光衰减系数（μeff）表示：

其中， 为光传播散射系数：

g为组织的各向异性，一个典型取值为0.9。

光在组织中的衰减以及吸收的共同作用，最后才能得到人们肉眼所看到的效果。

组织中有不同的发色团，包括水、脂肪、含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白和黑色素。皮肤的主要成分为水，表皮中的黑色素成份相当低，可忽略不计，而皮下脂肪则占了10%-40%左右的比例，浓度较高。

图4是水对不同波长光的吸收光谱，如图4所示，在可见光区域，水对光的吸收能力非常非常弱。

研究表明，虽然脂肪为组织中浓度较高的组分之一，但是，其对光的吸收能力较弱。对于红色至近红外光这一区域来说，血液中的血红蛋白对其有着强烈的吸收特性。含氧血红蛋白（HbO₂）和脱氧血红蛋白(Hb)是具有不同的光谱特性的。

血液中的血红细胞95%的干重为血红蛋白，而静脉血液中的血红蛋白为脱氧血红蛋白。图5是血红蛋白对不同波长光的吸收光谱，从图5中可以看出，在400nm光附近和600nm光附近各出现一个吸收峰，结合实际应用，本发明从红光区域，即600nm-700nm这个区域，选取合适的光源。考虑到不同人个体的皮肤肤色差异，为使针对不同个体都可以清晰可辨的观察到静脉走向，因此选取了610±10nm和690±10nm的光源。

图1是本发明的双光血管显像仪的立体图；图2是本发明的双光血管显像仪的主视图。如图1和图2所示，本发明的双光血管显像仪，包括壳体1和壳体1前端的光照部2，壳体1后端为手持部。壳体内仅设置有双光源模块8和为双光源模块8供电的电源模块6，电源模块可以采用充电锂电池或干电池。手持部的外壳上设置有开关4。双光源模块8由两种发出不同波长的光的LED灯组成，光照部2罩在双光源模块8的外部，前端形成缺口，光照部2的中央形成有透光孔3，透光孔3呈前端有缺口的圆环形。除透光孔3外，光照部2及壳体1的其它部位不透光。

双光源模块8由两种LED灯组成，第一种LED灯发光波长为610nm，第二种LED灯发光波长为690nm；两种LED灯在位置上间隔设置，固定在电路板之上，所有的LED灯排列成有缺口的圆环形。在电路上，相同的LED灯之间串联，第一种LED灯与第二种LED灯并联。

图3是本发明的双光血管显像仪的分解结构示意图。如图3所示，壳体1由上壳体7和下壳体9构成，电源模块6位于壳体后端的手持部内，其外部设置有可以打开的电源盒盖5。壳体前端的光照部2包括外侧的聚光壳11和内侧的反光壳10；聚光壳11和反光壳10的端面均为前端有缺口的圆环形，并形成同样形状的透光孔。这样的设计可以辅助出光的光汇聚，达到更好地效果。

开关4可以是一个开关，也可以是两个开关，即610±10nm光源和690±10nm光源单独使用各自的开关。

本发明的双光血管显像仪是基于皮肤中的水，血液中的血红蛋白，尤其是脱氧血红蛋白对某特定区域波长的光的的吸收率和反射率不同的原理设计开发出来的。光直接照射到皮肤，穿透皮下组织，到达静脉血管，发生强的吸收，使得人眼观察能直接清晰地看到静脉血管的走向，从而对医护人员进行准确穿刺具有一个很好地辅助作用。

在以上技术方案中，610nm附近的光作为主要光源，690nm附近的光作为辅助光，这主要取决于在不同的个体的皮肤色素含量的差异。选取610nm附近的光以及690nm附近的光，照射皮肤，直接从肉眼观察到静脉走向，并且排除不必要的误差，更能直接观察到更细微的静脉走向，能够更好地辅助医护人员进行静脉穿刺，提高仪器的辅助作用。

本发明的双光血管显像仪的工作原理如下：

在红光区域的范围内的610nm附近的光和690nm附近的光照射皮肤并进入皮肤下的组织。由于皮肤主要成分为水，该波长区域的光在水的吸收作用极低，可忽略不计，因此，绝大部分的光进入到了皮下组织。由于静脉血液中的（脱氧）血红蛋白对这两种波长的光有强烈的吸收作用，而光在组织里，或者说在细胞里，尤其是细胞核和线粒体，会发生散射作用，几乎不被吸收。进而而得，在光强达到一定程度后，这种光在静脉血管以及周围组织中所表现出来的不同的物化现象，使得我们可以通过肉眼直接观察到静脉血管的走向，达到了静脉血管显像的效果，也就是达到了辅助临床医护工作者静脉扎针的目的。

本发明的双光血管显像仪具有以下优点：

一、可以进行实时显像，提高医护工作者静脉扎针的效率；

二、采用双光设计，可以提高对肤色深浅不同的患者的适用性，以达到更好的显像效果；

三、对于较为细小的血管来说，610±10nm/690±10nm双光血管显像仪也能达到一个良好的实时显像效果，对于临床上的扎针困难的患者，尤其是天生血管细小的患者以及幼儿，其对医护工作者的静脉扎针的辅助作用具有极大的意义；

四、610nm和690nm附近的光在组织有一定的穿透深度，可以保证其同样十分适用于临床上的肥胖的患者，即皮肤下脂肪过厚的患者。

五、其外形小巧便携的设计，可以做到医护工作者随取随用，降低劳动强度，提高工作效率；

六、由于没有摄像头和投影仪等部件，也不需要图像处理，不但降低了成本，而且减少了误差，有助于提高穿刺准确性。

总的来说，较于市面上其他血管显像产品来说，610±10nm/690±10nm双光血管显像仪效果好、适用性强、价格优，更易于在临床上的推广使用。

图6是本发明的双光血管显像仪的使用状态图；图7是本发明的双光血管显像仪的使用流程图。如图6和图7所示，使用时，将仪器上的透光孔贴合患者待显像部位，按下控制出光的开关按钮，可选择其中一种光或者双光，此时，可以清晰观察到患者皮肤下的静脉走向，医护人员实施静脉扎针；针头可从光照部前端的缺口处通过，扎针完成后，关闭并撤下仪器，以备下次使用。

Claims (3)

1.一种双光血管显像仪，显像仪的壳体前端为光照部；其特征在于：壳体（1）内仅设置有双光源模块（8）和为双光源模块供电的电源模块（6），双光源模块（8）由两种发出不同波长的光的LED灯组成，两种LED灯的发光波长均在600nm~700nm之间；两种LED灯在位置上间隔设置，在电路上，第一种LED灯与第二种LED灯并联；光照部（2）罩在双光源模块（8）的外部，前端形成缺口，光照部（2）的中央形成有透光孔（3），透光孔（3）呈前端有缺口的圆环形；光照部（2）包括外侧的聚光壳（11）和内侧的反光壳（10）；聚光壳（11）和反光壳（10）的端面均为前端有缺口的圆环形，并形成同样形状的透光孔（3）。

2.根据权利要求1所述的双光血管显像仪，其特征在于：双光源模块（8）的多个LED灯排列成有缺口的圆环形。

3.根据权利要求1所述的双光血管显像仪，其特征在于：第一种LED灯发光波长在610±10nm，第二种LED灯发光波长为690±10nm。