CN105310677B - 一种测量血液流量的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种血液流量测量的设备和方法，主要包括：光源、探测模块、分光模块、参考臂模块、样品臂模块和控制系统；样品臂模块包括：至少一个第一透镜、旋转中心设置在第一透镜焦点处的可旋转反射镜和驱动所述可旋转反射镜旋转的驱动装置；第一透镜的光轴和驱动装置的旋转轴同轴；当可旋转反射镜分别处于第一位置和第二位置时，入射光探测扫描血管的同一位置，控制系统分别得到第一位相移动信号和第二位相移动信号；控制系统根据第一位相移动信号和第二位相移动信号求得待测血管的血液流速。利用该设备和方法，提高了血管血液流量测量的准确性。

Description

一种测量血液流量的设备及方法

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，尤其涉及一种测量血液流量的设备及方法。

背景技术

许多视网膜疾病与非正常的眼部血液流量有关，例如糖尿病引起的视网膜病变、视网膜静脉阻塞以及与年纪有关的黄斑退化。在青光眼病研究中，视网膜供血不足被认为是青光眼病发生和发展的一个可能原因。因此，对视网膜血液流量进行测量对于视网膜疾病的临床诊断、治疗和研究具有重要意义。

光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography，OCT)是一种非侵入的探测技术.它被广泛应用于生物组织的活体截面结构成像。通过测量与深度有关的散射光，OCT可以提供高分辨，高灵敏度的组织结构。同时，OCT技术也可以探测散射光的多普勒频移，以获得流体和样品的运动信息，因而适合用于测量视网膜内的血液流量。遗憾的是，单光束多普勒OCT探测到的频移只与探测光束方向的血液流速有关，而垂直于探测光方向的血流信息不能直接从多普勒频移中得到，无法得到血管内的实际流速。

为了解决上述问题，人们发展了一系列技术来获得血管中的实际流速：

(1)通过对视网膜进行三维扫描，获得视网膜中血管在空间中的走向，从而确定出探测光的多普勒角度，再利用多普勒角度，计算出实际的流速。但由于视网膜的血管和探测光束接近垂直，这种方法准确度较低。另外，通过连续扫描两个平面或圆环，定出待测血管的空间矢量，进而计算出多普勒角度，得到实际流速。这种方法的测量结果会受到眼动的影响，而且它只能对视盘周围的血管进行测量，无法测量视网膜其他区域的血流情况。此外，通过对血管横截面的多普勒信号进行计算，也可以获得流量信息，但这种测量方式只适用于视盘中走向比较陡的大血管，无法对视网膜其他区域的血流进行探测。

(2)利用多束、多角度探测光扫描样品中的同一点,以便获得血管中真实的流体速度。OCT探测光被一个玻璃平板分成两束,这两束光会聚在流体中，形成双光束，双角度照明方式，通过分析两束光探测到的多普勒频移，可以得到管道中的真实流体速度。这种方法由于两路光有延迟，对于频率域的OCT系统并不适用。另外，可利用由偏振光分束的双光束OCT系统，测量视网膜血管中的流速和流量，或利用一个DOVE棱镜与OCT扫描机构同步，实现了双光束在视网膜上的环形扫描。但是这些双光束系统由两个迈克耳逊干涉仪构成，结构复杂、调整困难，而且由于探测光安全方面的考虑，每一路探测光的功率要大大低于单光束系统，这降低了双光束OCT系统的灵敏度,从而加大了系统的位相噪声。

发明内容

本发明提供一种测量血液流量的设备和方法，利用可旋转反光设备，将单光束光源对眼睛进行双角度的探测和扫描，以获取眼睛内血管的血液流量，解决了现有技术中无法精确测量眼睛内血管内部的血液流量的问题。

本发明的技术方案如下：

一种测量血液流量的设备，包括：光源、探测模块、分光模块、参考臂模块、样品臂模块和控制系统；所述光源发出的光经所述分光模块后分为参考光和探测光，所述参考光入射至所述参考臂模块，所述探测光入射至样品臂模块；所述样品臂模块包括第一透镜、旋转中心设置在所述第一透镜焦点处的可旋转反射镜和驱动所述可旋转反射镜旋转的驱动装置；所述第一透镜的光轴和所述驱动装置的旋转轴同轴；

当所述可旋转反射镜处于第一位置时，所述探测光扫描样品得到样品的第一位相移动信号；

当所述可旋转反射镜处于第二位置时，所述探测光扫描所述样品得到所述样品的第二位相移动信号；

所述第一位相移动信号和所述第二位相移动信号分别从所述样品臂模块返回，与从所述参考臂模块返回的参考光在所述分光模块处发生干涉并形成干涉光，所述探测模块接收所述干涉光后经所述控制系统处理，经计算得到样品的血液流量。

进一步地：所述可旋转反射镜由所述第一位置转到所述第二位置时，驱动装置的旋转角度为180°。

进一步地：所述样品臂模块还包括一中间开有通孔的第一反射镜；所述第一反射镜的通孔用于供来自分光模块的探测光通过，其反射面用于反射来自所述可旋转反射镜反射的然后经所述第一透镜透射的探测光。

进一步地：所述样品臂模块还包括设置在所述分光模块和所述第一反射镜之间的第一反射镜组；所述第一反射镜组包括第二反射镜和第三反射镜；所述第二反射镜和所述第三反射镜依次反射经所述分光模块发出的且入射至所述第一透镜的探测光。

进一步地：所述样品臂模块还包括扫描单元和二向色镜；所述扫描单元扫描来自经所述第一反射镜反射的探测光并将所述探测光传递至所述二向色镜；所述二向色镜将所述探测光反射至样品的血管。

进一步地：所述样品臂模块还包括设置在所述扫描单元和所述第一反射镜之间的由至少一块反射镜组成的第二反射镜组。

进一步地：所述样品臂模块还包括预览模块，所述预览模块包括第二透镜及摄像器；经所述样品散射返回的探测光依次经过所述二向色镜和所述第二透镜透射后被所述摄像器拍摄到，其拍摄到的图像由控制系统的显示屏显示。

进一步地：所述样品臂模块还包括设置在所述扫描单元和所述二向色镜之间的中继透镜。

进一步地：所述驱动装置为电机。

本发明内容还公布了一种测量血管血液流量的方法，包括如下步骤：

依照光路设置光源、探测模块、分光模块、参考臂模块、样品臂模块和控制系统；所述样品臂模块包括：第一透镜、旋转中心设置在所述第一透镜焦点处的可旋转反射镜和驱动所述可旋转反射镜旋转的驱动装置；所述第一透镜的光轴和所述驱动装置的旋转轴同轴；

当所述可旋转反射镜处于第一位置时，探测光经样品臂模块以第一方向扫描血管并生成第一位相移动信号；

当所述可旋转反射镜处于第二位置时，探测光经样品臂模块以第二方向扫描血管并生成第二位相移动信号；

根据所述第一位相移动信号及第二位相移动信号计算所测血管的血液流量；

进一步地：在探测光经样品臂模块以第二方向扫描血管并生成第二位相移动信号后，还包括对所述第二位相移动信号进行修正，具体步骤为：

利用扫描单元扫描获得所述第一位相移动信号和所述第二位相移动信号随时间变化的关系；

利用插值计算对所述第二位相移动信号进行修正。

进一步地：在根据所述第一位相移动信号及第二位相移动信号计算所测血管的血液流量之前，还包括：

测量所述血管的轴向与X方向的夹角；

其中，所述可旋转反射镜处于第一位置时探测光射入所述血管的第一方向与所述可旋转反射镜处于第二位置时探测光射入所述血管的第二方向构成X-Z平面，所述X方向平行于所述X-Z平面的X轴。

本发明内容还公布了一种测量视盘内总的血管血液流量的方法，包括如下步骤：

在可旋转反射镜处于第一位置时，扫描单元和驱动装置同步转动，探测光以第一方向环形扫描视盘内所有血管，得到与所有血管一一对应的若干第一位相移动信号；

在可旋转反射镜处于第二位置时，扫描单元和驱动装置同步转动，探测光以第二方向且和以可旋转反射镜处于第一位置时探测光同样的扫描轨迹扫描视盘内所有血管，得到与所有血管一一对应的若干经修正后的第二位相移动信号；

将所述若干第一位相移动信号和若干第二位相移动信号一一配对计算，得到所述若干单根血管的血液流速；

将所述若干单根血管的血液流速取绝对值，经计算得到视盘内附近所有血管的血流流量；

其中，所述可旋转反射镜由第一位置转到第二位置时，驱动装置转过的角度为180°。

本发明的有益的技术效果：本发明提供的血液流量测量设备和方法，通过驱动装置控制可旋转反射镜的转动，并使驱动装置的转动轴和第一透镜的光轴同轴，当可旋转反射镜处于第一位置时系统获得第一位相移动信号，当可旋转反射镜处于第二位置时系统获得第二位相移动信号，系统通过对第一位相移动信号和第二位相移动信号计算得到待测血管内的血液流速，并进而求得待测血管的血液流量，保证了血管内血液流量测量的准确性。同时，在测量视盘内所有血管血液流量时，由于将驱动装置的转动轴和第一透镜的光轴设置成同轴，保证了探测光在可旋转反射镜处于第一位置时环形扫描所有血管的第一方向和可旋转反射镜处于第二位置时探测光环形以和探测光在第一位置时候同样的扫描轨迹扫描血管第二方向所构成的夹角α在整个环形扫描过程中一直保持稳定不变，从而使视盘内部血管的血液流速计算更加准确，并进一步准确的求得视盘内所有血管的血液流量。

附图说明

图1为本发明的发明实施例提供的血液流量测量设备的结构示意图；

图2为图1所示的样品臂模块的第一种结构示意图；

图3为图2所示的样品臂模块的第二种结构示意图；

图4为探测光在可旋转反射镜处于两个不同位置时射入眼睛视网膜上的形成的夹角α以及与血管B构成的几何空间示意图；

图5为探测光在血管内的扫描轨迹示意图；

图6为实现图5所示的扫描轨迹的原理示意图；

图7为获得血管的轴向与X方向的夹角的扫描示意图；

图8为第一位相移动信号及第二位相移动信号随时间的变化关系图；

图9为本发明的血液流量测量流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种血液流量测量设备，用于测量人的组织器官的血液流量。需要说明的是，这里的组织器官包括人或者动物的组织器官。作为具体的实施例，在本发明中，所说的组织器官包括但不限于人或者动物的眼睛。虽然，本专利中的附图中，所选择的测量对象为眼睛的血管，但是，就该方法本身而言，同样适用于测量人或者动物除了眼睛以外的其他组织器官，只不过需要技术实施方案和说明书附图中将眼睛的图标的示意图换成其他组织器官的示意图。同样的，下文中的样品包括但不限于人或者动物的眼睛。

参考图1，所述血液流量测量设备包括光源100、分光模块200、参考臂模块300、样品臂模块500、探测模块600及控制系统700。光源100发出的光传递至分光模块200，分光模块200将接收到的光分成参考光和探测光，其中参考光传递给参考臂模块300，探测光传递给样品臂模块500。参考臂模块300将接收到的参考光经反射后传回分光模块200后形成参考光，探测光经样品臂模块500后入射进眼睛800，经眼睛800内的组织散射后形成信号光并返回分光模块200，信号光与参考光在分光模块200处干涉后产生干涉光，探测模块600接收并采集干涉光后将信号传输至所述控制系统700，控制系统700处理该信号，得到眼睛的OCT断层成像。其中，参考臂模块300包括参考镜303，参考镜303优先选择为平面反射镜，分光模块200提供的参考光经参考镜303反射后返回到分光模块200内，以形成参考光。

参考图2和图3，样品臂模块500模块包括了第一透镜501、可旋转反射镜503以及驱动可旋转反射镜503旋转的驱动装置502。可旋转反射镜503的旋转中心设置在第一透镜501的焦点处，这是为了保证从第一透镜501射出的探测光经过可旋转反射镜503反射后，再经第一透镜501后能平行射出。同时，驱动装置502的旋转轴5021需要保证和第一透镜501的光轴5011同轴。

进一步的，参考图2和图3，样品臂模块500还包括第一反射镜506，第一反射镜506设置在分光模块200和第一透镜501之间。第一反射镜506设置有通孔5061，通孔5061开设在第一反射镜506的中间，从分光模块200过来的探测光经过通孔5061垂直入射第一透镜501，然后经第一透镜501透射后入射至可旋转反射镜503。可旋转反射镜503在驱动装置502的旋转带动下，分别在第一位置M₁和第二位置M₂处对入射的探测光进行反射，反射后的探测光经过第一透镜501透射后平行射出至第一反射镜506的反射面，再进入扫描单元510。

参考图4并结合图2和图3，图4为探测光在可旋转反射镜处于两个不同位置时射入眼睛视网膜上的形成的夹角α以及与血管B构成的几何空间示意图。图2和图3中，当可旋转反射镜503处于第一位置M₁时(即实线位置)，探测光穿过第一反射镜506的通孔5061后，从第一透镜501射入，经过第一透镜501的透射，入射至可旋转反射镜503，经过可旋转反射镜503的反射，然后由第一透镜501平行射出，再由第一反射镜506的反射至扫描单元510，经过扫描单元510的扫描，以第一方向S1射入眼睛800的视网膜上的血管B(参考图4)，然后沿着图4中的Y方向扫描。由眼底散射的信号光，沿着描单元510、第一反射镜506和第一透镜501返回，经第一透镜501透射后入射至可旋转反射镜503，经过可旋转反射镜503的反射，由第一透镜501射出，经过第一反射镜506的通孔5061射出，传递给图1中的分光模块200，并且与从参考臂模块300反射回的参考光束在分光模块200处干涉，干涉光被探测模块600探测到，经过控制系统700处理后，得到眼睛眼底的OCT断层成像和第一位相移动信号фa。参考图2和图3，当可旋转反射镜503处于第二位置M₂时(即虚线位置)，探测光穿过第一反射镜506的通孔5061后，从第一透镜501射入，经过第一透镜501的透射，入射至可旋转反射镜503，经过可旋转反射镜503的反射，然后经过第一透镜501平行射出，再由第一反射镜506的反射至扫描单元510，经过扫描单元510的扫描，以第二方向S2射入眼睛800的视网膜上的血管B(参考图4)，然后沿着图4中的Y方向扫描。由眼底散射的信号光，沿着描单元510、第一反射镜506和第一透镜501返回，经第一透镜501透射后入射至可旋转反射镜503，经过可旋转反射镜503的反射，由第一透镜501射出，经过第一反射镜506的通孔5061射出，传递给图1中的分光模块200，并且与从参考臂模块300反射回的参考光束在分光模块200处干涉，干涉光被探测模块600探测到，经过控制系统700处理后，得到眼睛眼底的OCT断层成像和第二位相移动信号фb。需要说明的是，可旋转反射镜503在由第一位置M₁(如实线所示)转到第二位置M₂(如虚线线所示)时，驱动装置502的旋转角度为180°，因此第一反射镜506转动的角度也为180°。探测光在可旋转反射镜503处于该两处位置时对眼睛800的视网膜上的同一位置进行探测扫描，因此，两次扫描的血管为同一血管，也就是图4中得到血管B。在图4中，S1和第二方向S2的夹角为α，且构成X-Z平面。由于前面所说，第一透镜501的光轴5011和驱动装置502的转动轴5021同轴，S1和S2构成的夹角α在整个设备对眼睛内的待测血管进进行环形扫描时一直维持不变。当第一位相移动信号фa和第二位相移动信号фb确定后，根据公式：

计算得到血管B的血液流速V。

在公式(1)中，λ₀为扫描光的中心波长,n为血管B内的血液的折射率,τ为OCT两个相邻光线扫描的时间间隔,β为图4中血流方向VB与两束光在S1和S2构成的平面X-Z的夹角,它可以从视网膜的三维投影图上获得。例如,利用探测光在以第一方向S1射入时沿X轴方向做三维扫描，在合成的眼底平面图中，血管B和X方向的夹角就是β角。当上述参数都确定后，根据公式(1)就能确定眼睛800的视网膜内的待测血管B的血液流速V。

需要说明的是，在本发明的实施例中，根据所述血管B的走向及分布情况，通过扫描单元510的扫描配合，使探测光实现X方向扫描、Y方向扫描或斜线扫描等各种扫描方式，从而使探测光根据待测血管B的实际走向调整扫描方向。

进一步地，样品臂模块500还包括第一反射镜组，第一反射镜组包括一块中间开有通孔的第一反射镜506。需要说明的是，这种情况只是针对从分光模块200分出的探测光的光轴和和第一透镜501的光轴同轴的情况。作为本技术方案的进一步优化，参考图2，如果从分光模块200入射的探测光的光轴和第一透镜501的光轴5011不重合，则第一反射镜组还需要进一步设置第二反射镜和515和第三反射镜505,它们依次对从分光模块200入射的探测光进行反射，最终使射入第一透镜501的探测光的光轴和光轴5011重合。

进一步地，参考图1，在分光模块200和样品臂模块500之间还设置有准直镜400，准直镜400对从分光模块200过来的探测光进行准直。

进一步地，样品臂模块500还包括二向色镜511和扫描单元510。扫描单元510配合驱动装置502同步转动，扫描来自第一反射镜506反射射出的探测光，并将探测光平行射出至二向色镜511，二向色镜511接收探测光，并将其反射至眼睛800。

参考图2和图3，作为本技术方案的进一步优化，在第一反射镜506和扫描单元510之间还设置有第二反射镜组。第二反射镜组包括至少一块反射镜。参考图2，图2中第二反射镜组包括有第四反射镜508和第五反射镜509，而在图3中，第二反射镜组只包括了第四反射镜508。反射镜的块数的多少和光路设计结构有关，在此不做限定。第二反射镜组的反射镜对来自第一反射镜506分别在第一位置M₁和第二位置M₂的探测光进行反射，并将它们传递给扫描单元510。

进一步地，参考图2和图3，所述样品臂模块500还包括预览模块，预览模块包括第二透镜513及摄像器514.照明光源(图未示)发出的光扫描到眼睛800，并在眼睛800内发生散射，反射光经过眼底镜512透射后到达二向色镜511。二向色镜511对照明光源发出的光具有高的透射率，反射光依次透射二向色镜511及第二透镜513后到达摄像器514，由摄像器514拍摄到。摄像器514拍摄的图像显示到控制系统的显示屏上，以供操作人员了解所述眼睛800的相关信息，便于进一步的操作。

本发明所公布的一种血液流量测量的设备，由于在设置光路的时候保证了第一透镜的光轴和驱动装置的转动轴同轴，使整个设备在环形扫描血管时，由发光光源发出并经分光模块分光生成的探测光在可旋转反射镜处于第一位置M₁时，探测光扫描血管的第一方向S1与探测光在可旋转反射镜处于第二位置M₂时探测血管时，探测光扫描血管的第二方向S2构成的夹角α一直维持不变，这样，在利用公式(1)计算血管血液流速时，计算结果更加精准。

本发明还公布了一种血管血液流量测量的方法，包括如下步骤：

S101：依照光路设置光源、探测模块、分光模块、参考臂模块、样品臂模块和控制系统；所述样品臂模块包括：第一透镜、旋转中心设置在所述第一透镜焦点处的可旋转反射镜和驱动所述可旋转反射镜旋转的驱动装置；所述第一透镜的光轴和所述驱动装置的旋转轴同轴；

S102：当所述可旋转反射镜处于第一位置时，探测光经样品臂模块以第一方向扫描血管并生成第一位相移动信号；

S103：当所述可旋转反射镜处于第二位置时，探测光经样品臂模块以第二方向扫描血管并生成第二位相移动信号；

S104：根据所述第一位相移动信号及第二位相移动信号计算待测血管的血液流量；

下面对这四步步骤展开具体描述。

对于步骤S101，首先需要按照图1依次设置好发光光源100，分光模块200、参考臂模块300、样品臂模块500、探测模块600和控制系统700。发光光源100发出的光经过分光模块200后分为两束：参考光和探测光。其中参考光传递给参考臂模块300，探测光传递给样品臂模块500。参考臂模块300将接收到的参考光经反射后传回分光模块200后形成参考光，探测光经样品臂模块500后入射进眼睛800，经眼睛800内的血管散射后形成信号光并返回分光模块200，信号光与参考光在分光模块200处干涉后产生干涉光，探测模块600接收并采集干涉光后将信号传输至所述控制系统700，控制系统700处理该信号，得到眼睛的OCT断层成像。参考图2和图3，样品臂模块500模块包括了至少一块第一透镜501，可旋转反射镜503以及驱动可旋转反射镜503旋转的驱动装置502。可旋转反射镜503的旋转中心设置在第一透镜501一侧的焦点处，这是为了保证从第一透镜501射出的探测光经过可旋转反射镜503反射后，再经第一透镜501后能平行射出。同时，驱动装置502的旋转轴5021需要保证和第一透镜501的光轴5011同轴，保证同轴的目的是为了利用公式(1)进行血液流速的计算时α值一直保持不变。在公式(1)中其他参数稳定的前提下，血液流速计算结果更加准确，从而为样品总的血液流量的计算奠定了精确的基础。

步骤S102：当所述可旋转反射镜处于第一位置时，探测光经样品臂模块以第一方向扫描血管并生成第一位相移动信号。

具体地，参考图2，控制系统700可通过控制驱动装置502的旋转，使固定于驱动装置502上的可旋转反射镜503处于第一位置M₁。光源100发出的探测光经过分光模块200分光，然后依次经过准直镜400、第一反射镜506的通孔5061和第一透镜501后，入射至可旋转反射镜503，经过可旋转反射镜503在第一位置M₁反射，再通过第一透镜501透射和第一反射镜506的反射，再依次经第四反射镜508和第五反射镜509的反射，经过扫描单元510的扫描，然后入射至二向色镜511，最后经过眼底镜512后进入眼睛800的血管B(见图4)。探测光扫描血管B，生成第一信号光，经过控制系统700处理后得到第一位相移动信号фa。如果按照图3的传播路线，则上述的传播路线为：光源100发出的探测光经过分光模块200分光得到探测光，探测光经过准直镜400、第一反射镜506的通孔5061和第一透镜501后，入射至可旋转反射镜503，可旋转反射镜503在第一位置M₁时对探测光反射，再通过第一透镜501透射，经过第一反射镜506反射后再经第四反射镜508反射，经过扫描单元510的扫描后进入中继透镜516，然后入射至二向色镜511，最后经过眼底镜512后进入眼睛800的血管B(见图4)，探测光扫描血管B，生成第一信号光，经过控制系统700处理后得到第一位相移动信号фa。

S103：当所述可旋转反射镜处于第二位置时，探测光经样品臂模块以第二方向扫描血管并生成第二位相移动信号。

具体地，参考图2，控制系统700可通过控制驱动装置502的旋转，使固定于驱动装置502上的可旋转反射镜503处于第一位置M₁。光源100发出的探测光经过分光模块200分光，然后依次经过准直镜400、第一反射镜506的通孔5061和第一透镜501后，入射至可旋转反射镜503，经过可旋转反射镜503在第二位置M₂反射，再通过第一透镜501透射，经过第一反射镜506反射，再依次经第四反射镜508和第五反射镜509的反射，经过扫描单元510的扫描，然后入射至二向色镜511，最后经过眼底镜512后进入眼睛800的血管B(见图4)。探测光扫描血管B，生成第二信号光，经过控制系统700处理后得到第二位相移动信号ф_b。如果按照图3的传播路线，则上述的传播路线为：光源100发出的探测光经过分光模块200分光，然后经过准直镜400、第一反射镜506的通孔5061和第一透镜501后，入射至可旋转反射镜503，经过可旋转反射镜503在第二位置M₂反射，再通过第一透镜501透射，经过第一反射镜506反射后再经第四反射镜508的反射，经过扫描单元510的扫描后，经过中继透镜516后，然后入射至二向色镜511，最后经过眼底镜512后进入眼睛800的血管B(见图4)，探测光扫描血管B，生成第一信号光，经过控制系统700处理后得到第二位相移动信号ф_b。

需要说明的是，在步骤S103后和S104之前，还需要执行对第二位相移动信号Φ_b进行修正的步骤，具体阐述如下。

在本发明的实施例中，第一位相移动信号Φ_a与第二位相移动信号Φ_b的采集时间点并不一致，由于血管B中的血流有脉动，不同时刻的血液流速不一样，因而需要利用控制系统700对第二位相移动信号Φ_b进行修正，该修正过程包括如下步骤：

首先，获得所述第一位相移动信号Φ_a及第二位相移动信号Φ_b随时间的变化关系。

具体为，请一并参阅图2、图3、图4及图8，在驱动装置502的配合下，扫描单元510带动探测光在可扫描反射镜503分别处于第一位置M₁和第二位置M₂时分别对血管B以第一方向S1方向和第二方向S2方向交替扫描,并持续预定时间，如2秒钟，从而得到一个和时间有关的位相移动信号分布图(如图8所示)。其中，黑色圆点为可旋转反射镜503处于第一位置M₁时，控制系统700在第一S1方向的不同时间点采集到一系列第一位相移动信号Φ_a，白色的方框为可旋转反射镜503处于第二位置M₂时，控制系统700在第二方向S2方向上不同时间点测量到的一系列第二位相移动信号Φ_b。

然后，利用插值计算对所述第二位相移动信号Φ_b进行修正。

具体地，参考图8，Φ_a1为t_a时刻扫描获得的第一位相移动信号，Φ_b2为t_b时刻扫描获得的第二位相移动信号。控制系统对第一位相移动信号进行插值计算，得到在t_b时刻的第一位相移动信号值Φ_a2,然后把t_b时刻的第一位相移动信号值Φ_a2与t_a时刻的第一位相移动信号Φ_a1进行比较,得到k＝Φ_a1/Φ_a2。用k去乘以t_b时刻的第二位相移动信号Φ_b2，如此即可得到t_a时刻的第二位相移动信号Φ_b1，Φ_b1＝kΦ_b2。

S104：根据所述第一位相移动信号及第二位相移动信号计算待测血管的血液流量；

具体地，在本发明实施例中，利用探测光在所述可旋转反射镜503处于第一位置M₁测得的第一位相移动信号Φ_a及探测光在可旋转反射镜503处于第二位置M₂测得的第二位相移动信号Φ_b，利用公式(1),即可以得到所述血管B的流速。

考虑到血流的脉动，定义所述血管中血液任一时刻流速为V(y,z,t):

V(y,z,t)＝v_A(y,z)P(t)；(2)

控制系统通过对空间及时间进行积分，获得血管B中血液的平均流量为：

其中，T为血流的脉动周期，P(t)为血管中的血流脉动函数。

通过公式(1)到公式(3)，就能计算出眼睛视网膜内待测血管的血液流量。

需要说明的是，在执行步骤S104之前，还包括：测量所述血管的轴向与X方向的夹角；其中，所述可旋转反射镜处于第一位置时探测光射入所述样品的血管的第一方向与所述可旋转反射镜处于第二位置时探测光射入所述样品的血管的第二方向构成X-Z平面，所述X方向平行于所述X-Z平面的X轴。

具体地，参考图4，在计算血管B的流速时，控制系统需先获得待测的血管B的轴向VB与X方向的夹角β。可旋转反射镜503处于第一位置M1时，探测光沿着第一方向S1射入眼睛800的血管B；可旋转反射镜503处于第二位置M₂时，探测光沿着第二方向S2进入眼睛800的血管；第一方向S1和第二方向S2组成的平面构成X-Z平面，X方向平行于X-Z平面的X轴。因此，只要知道血管B的空间分布，就能求出夹角β。

本发明还公布了一种测量视盘内所有血管血液流量的方法，包括如下步骤：

S201：在可旋转反射镜处于第一位置时，扫描单元和驱动装置同步转动，探测光以第一方向环形扫描视盘内所有血管，得到与所有血管一一对应的的若干第一位相移动信号；

S202:在可旋转反射镜处于第二位置时，扫描单元和驱动装置同步转动，探测光以第二方向且和以可旋转反射镜处于第一位置时探测光同样的扫描轨迹扫描视盘内所有血管，得到与所有血管一一对应的若干经修正后的第二位相移动信号；

S203：将所述若干第一位相移动信号和若干第二位相移动信号一一配对计算，得到所述若干单根血管的血液流速；

S204：将所述若干单根血管的血液流速取绝对值，经计算得到视盘内附近所有血管的血流流量；

其中，所述可旋转反射镜由第一位置转到第二位置时，驱动装置转过的角度为180°。

具体地，如图5所示，当可旋转反射镜503处于第一位置M₁时，控制系统700控制驱动装置502与扫描单元510的同步转动，探测光绕着视盘区域在一个圆周C上作环形扫描。图6描述了如何实现这种环形扫描：由扫描单元510控制探测光到圆周上的S点，此时如果扫描单元510保持不动，驱动装置502做360°转动，则探测光将绕着锥面Co作圆周运动。当驱动装置502与扫描单元510同步转动,则探测光将沿着实线箭头入射的第一方向(即图4中的S1方向)所示的空间矢量方向环形扫描视盘内所有血管，如此即可获得视盘内所有血管内的血流的一系列第一位相移动信号：φa1、φa2、φa3...φaN。当光点回到S点后，驱动装置502快速切换一个位相п(180°)，此时可旋转反射镜503处于第二位置M₂，这时探测光将切换到虚线箭头入射的第二方向(即图4中的S2方向)，探测光沿和可旋转反射镜503处于第一位置M₁时探测光扫描的相同圆周的轨迹环形扫描视盘内所有血管，如此即可获得视盘内所有血管内的血流的一系列第二位相移动信号φb1、φb2、φb3...φbN。需要说明的是，所述第二位相移动信号φb1、φb2、φb3...φbN也要修正，其修正的方法和前面测单根血管的方法相同。然后，将若干一系列第一位相移动信号：φa1、φa2、φa3...φaN和若干第二位相移动信号φb1、φb2、φb3...φbN配对。这里所说的配对，是指φa1和φb1配对，φa2和φb2配对，φa3和φb3配对，φaN和φbN配对。为在短时间内测量视盘内所有血管的血液流量,这两次环形扫描间隔设置一定的间隔周期(如2秒钟)，控制系统700可采集到视盘内所有血管的一系列的第一位相移动信号和第二位相移动信号。在上述的扫描结束后，扫描光束做一个快速的多环扫描，得到一个如图7所示的环形的三维图像，则所有血管的轴向与X方向的夹角β可由此定出来。此时，利用公式(1)，求得若干单根血管的血液流速值V1，V2，V3.....VN,由于血液流速具有方向性，因此需要对这些血液流速值进行取绝对值，再代入公式(2)和公式(3)，即可获得眼睛800视盘内血管的总血液流量。

需要说明的是，探测光绕着视盘区域在一个圆周C上作环形扫描时，可旋转反射镜503在处于第一位置M₁和第二位置M₂时，探测光的扫描轨迹为同一个圆周；所不同的是，可旋转反射镜503在处于第一位置M₁时探测光扫描血管的第一方向S1，可旋转反射镜503在处于第二位置M₂时探测光扫描血管的第二方向S2。由于S1和S2在整个环形扫描过程中扫描血管的方向保持不变，所以S1和S2在整个环形扫描过程中成构成的夹角α一直保持不变，这样利用公式(1)和(2)计算视盘内所有血管的单根血管血液流速更加准确，最后计算出的视盘内所有血管的血液总的流量因此也更加准确。这两次扫描间隔设置一定的(如2秒钟)，控制系统700可采集到一系列的位相移动信号。在上述的扫描结束后，扫描光束做一个快速的多环扫描，得到一个如图7所示的环形的三维图像，则所有血管的轴向与X方向的夹角β可由此定出来。此时，利用公式(1)至公式(3)，控制系统700通过计算各条血管的平均血液流量并进行叠加，即可获得所述眼睛800内的总血液流量。

本发明提供的一种血液流量测量的方法，由于在设置光路的时候保证了第一透镜的光轴和驱动装置的转动轴同轴，使整个设备在环形扫描血管时，由探测光在可旋转反射镜处于第一位置M₁时，探测光扫描血管的第一方向S1与探测光在可旋转反射镜处于第二位置M₂时探测血管时，探测光扫描血管的第二方向S2构成的夹角α一直维持不变，这样，在利用公式(1)计算血管血液流速时，计算结果更加精准。

需要说明的是，本发明的驱动装置502优先选择为电机，当然也可以是电机带动驱动的其他动力装置。另外，本发明中所说的扫描单元510优先选择为振镜。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种测量血液流量的设备，其特征在于，包括：光源、探测模块、分光模块、参考臂模块、样品臂模块和控制系统；所述光源发出的光经所述分光模块后分为参考光和探测光，所述参考光入射至所述参考臂模块，所述探测光入射至样品臂模块；所述样品臂模块包括第一透镜、旋转中心设置在所述第一透镜焦点处的可旋转反射镜和驱动所述可旋转反射镜旋转的驱动装置；所述第一透镜的光轴和所述驱动装置的旋转轴同轴；

当所述可旋转反射镜处于第一位置时，所述探测光扫描样品得到样品的第一信号光；

当所述可旋转反射镜处于第二位置时，所述探测光扫描所述样品得到所述样品的第二信号光；

所述第一信号光和所述第二信号光分别从所述样品臂模块返回，与从所述参考臂模块返回的参考光在所述分光模块处发生干涉并形成干涉光，所述探测模块接收所述干涉光后经所述控制系统处理，经计算得到样品的血液流量。

2.如权利要求1所述的测量血液流量的设备，其特征在于：所述可旋转反射镜由所述第一位置转到所述第二位置时，驱动装置的旋转角度为180°。

3.如权利要求2所述的测量血液流量的设备，其特征在于：所述样品臂模块还包括一中间开有通孔的第一反射镜；所述第一反射镜的通孔用于供来自分光模块的探测光通过，其反射面用于反射来自所述可旋转反射镜反射的然后经所述第一透镜透射的探测光。

4.如权利要求3所述的测量血液流量的设备，其特征在于：所述样品臂模块还包括设置在所述分光模块和所述第一反射镜之间的第一反射镜组；所述第一反射镜组包括第二反射镜和第三反射镜；所述第二反射镜和所述第三反射镜依次反射经所述分光模块发出的且入射至所述第一透镜的探测光。

5.如权利要求3所述的测量血液流量的设备，其特征在于：所述样品臂模块还包括扫描单元和二向色镜；所述扫描单元扫描来自经所述第一反射镜反射的探测光并将所述探测光传递至所述二向色镜；所述二向色镜将所述探测光反射至样品的血管。

6.如权利要求5所述的测量血液流量的设备，其特征在于：所述样品臂模块还包括设置在所述扫描单元和所述第一反射镜之间的由至少一块反射镜组成的第二反射镜组。

7.如权利要求5所述的测量血液流量的设备，其特征在于：所述样品臂模块还包括预览模块，所述预览模块包括第二透镜及摄像器；经所述样品散射返回的探测光依次经过所述二向色镜和所述第二透镜透射后被所述摄像器拍摄到，其拍摄到的图像由控制系统的显示屏显示。

8.如权利要求5中所述的测量血液流量的设备，其特征在于：所述样品臂模块还包括设置在所述扫描单元和所述二向色镜之间的中继透镜。

9.如权利要求1-8中任一项所述的测量血液流量的设备，其特征在于：所述驱动装置为电机。

10.一种测量血管血液流量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

依照光路设置光源、探测模块、分光模块、参考臂模块、样品臂模块和控制系统；所述样品臂模块包括：第一透镜、旋转中心设置在所述第一透镜焦点处的可旋转反射镜和驱动所述可旋转反射镜旋转的驱动装置；所述第一透镜的光轴和所述驱动装置的旋转轴同轴；

当所述可旋转反射镜处于第一位置时，探测光经样品臂模块以第一方向扫描血管并生成第一信号光，所述第一信号光经过所述控制系统处理后，得到第一位相移动信号；

当所述可旋转反射镜处于第二位置时，探测光经样品臂模块以第二方向扫描血管并生成第二信号光，所述第二信号光经过所述控制系统处理后，得到第二位相移动信号；

根据所述第一位相移动信号及所述第二位相移动信号计算所测血管的血液流量。

11.如权利要求10所述的测量血管血液流量的方法，其特征在于：在探测光经样品臂模块以第二方向扫描血管并生成第二位相移动信号后，还包括对所述第二位相移动信号进行修正，具体步骤为：

利用扫描单元扫描获得所述第一位相移动信号和所述第二位相移动信号随时间变化的关系；

利用插值计算对所述第二位相移动信号进行修正。

12.一种利用权利要求1的测量血液流量的设备测量视盘内总的血管血液流量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

在可旋转反射镜处于第一位置时，扫描单元和驱动装置同步转动，探测光以第一方向环形扫描视盘内所有血管，得到第一信号光，所述第一信号光经过所述控制系统处理后，得到与所有血管一一对应的若干第一位相移动信号；

在可旋转反射镜处于第二位置时，扫描单元和驱动装置同步转动，探测光以第二方向且和以可旋转反射镜处于第一位置时探测光同样的扫描轨迹扫描视盘内所有血管，得到第二信号光，所述第二信号光经过所述控制系统处理后，得到与所有血管一一对应的若干经修正后的第二位相移动信号；

将所述若干第一位相移动信号和若干第二位相移动信号一一配对计算，得到所述若干单根血管的血液流速；

将所述若干单根血管的血液流速取绝对值，经计算得到视盘内附近所有血管的血流流量；

其中，所述可旋转反射镜由第一位置转到第二位置时，驱动装置转过的角度为180°。