CN109924969A - 一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，探头组件包括端头设有激光扩束镜头的导光管，导光管内置传光光纤和传像光纤，传光光纤的输入端接激光器，输出端接待检组织；传像光纤的输入端接收待检组织的反射激光，输出端接图像传感器；图像传感器对采集到的光信号进行光电转换，微处理器根据接收的数字图像信号，输出血液红细胞灌注和血流变化。利用金属波纹管作为导光管的外层，具有良好的韧性、弯曲和定型能力，便于探测镜头的定位；内置若干种光纤，使结构小型轻便化，重量轻量化，便于快速移动调节，解决了血流检测时，设备移动不便或者患者病变位置照射不到，难以扫描的问题；在临床医学、康复医学等方面均有重要的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种血流灌注检测装置，具体涉及一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，属于医疗器械技术领域。
背景技术
人体器官表面组织的血流灌注的检测方法有很多。常见的如荧光、同位素、示踪、红外线、超声波和激光多普勒等。
目前，较为先进和广泛应用的检测方法是激光成像检测技术。激光血流灌注成像技术具有无损伤、可连续地测定组织微血管血液灌注量、适应范围广、操作简便等诸多优点。因此该技术在医学临床各科疾病的诊断、病变损伤的评价和医学生物学的研究中得到广泛应用，如皮肤瘤的治疗评价、烧伤程度的临床评估、心血管临床治疗的评价、风湿病的治疗评估以及对外科手术中的临床评价等。
目前，世界上血流灌注激光成像仪的供应商，主要包括瑞典帕瑞(Perimcd)公司、英国摩尔(Moor Instnuments)公司、美国赞德(Transonic)公司以及澳大利亚埃德仪器(ADIstruments)公司等。国内针对激光成像血液灌流检测技术的研究还停留在实验研究阶段，医疗临床使用基本依赖国外引进。
长春理工大学的周恒利用光纤传感器检测技术对血流情况进行测量，该检测系统主要基于光的拍频干涉原理进行设计，将半导体激光器发生的激光经准直系统射入光纤，再通过光纤耦合器将其分为两束光，探头对发生多普勒频移的光束进行检测，然后再将反射光传输到第二个耦合器中与未发生频移的光束来进行耦合，此时光发生频差干涉后传输到后续电路进行信号处理。
专利CN205514579U公开了一种用于激光散斑血流速度的定量成像装置，其主要是在设备固定或小范围、小空间内移动实现局部激光多普勒信号的测量。
上述研究均存在检测探头体积大、重量重，调节检测位置困难的缺陷。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构小型轻便化，重量轻量化，便于快速移动调节的具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，包括激光器、探头组件、图像传感器、微处理器；
所述探头组件包括端头设有激光扩束镜头的导光管，导光管内置传光光纤和传像光纤的导光管，传光光纤的输入端接激光器，输出端接待检组织；传像光纤的输入端接收待检组织的反射激光，输出端接图像传感器；
所述图像传感器，对所采集到的光信号进行光电转换，向微处理器输出数字图像信号；
所述微处理器根据数字图像信号，输出血液红细胞灌注和血流变化。
上述传光光纤为和传像光纤为若干根，构成光纤束。
进一步的，于上述光纤束的两端，若干传像光纤呈环形均布在传光光纤的外圈，构成若干组光纤圈束。
上述的一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，还包括内置于导光管的红外传光光纤，输入端接红外光源，输出端通过激光扩束镜头接待检组织。
上述的一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，还包括内置于导光管的摄像光纤，输入端接图像采集器，输出端通过激光扩束镜头接待检组织；所述图像采集器接微处理器。
进一步的，上述图像采集器，包括卷帘曝光模式的相机。
上述导光管为金属波纹管。
上述微处理器接存储器。
上述微处理器，包括与图像处理软件结合的电脑、单片机。
上述微处理器接显示器。
本发明的有益之处在于：
本发明的一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，利用金属波纹作为导光管的材质，使其具有良好的韧性和弯曲能力，经过外力作用发生弯曲变形后可保持弯曲变形形状，便于探测镜头的定位；内置若干种光纤，降低了探头组件的体积和重量，便于探测镜头的操作和移动。且，结构小型轻便化，重量轻量化，便于快速移动调节，解决了血流检测时，设备移动不便或者患者病变位置照射不到，难以扫描的问题，患者在检查过程中，无需挪动身体，激光束随着探头的往复运动进行区域扫描即可。
本发明通过激光源产生激光束通过探头进入生物介质，在测量深度内的活动颗粒（主要是毛细血管网内快速移动的RBC）表面发生光散射而返回。反射光通过激光光纤探头周围的传像光纤传输到图像传感器上，通过光电转换输出数字图像信号，通过图像处理器处理将所扫描皮肤部位的血流变化准确直观的显示出来。检测过程具有非侵入性、无创伤、操作简单等优点。
红外传光光纤和摄像光纤，于皮肤表面进行局部定位，且在显示器上直观地显示出摄像头所拍摄的皮肤表面以及红光所定位的局部区域，便于医生观察，进一步结合图像进行处理和分析。
本发明的测量装置在临床医学、康复医学等方面均有重要的实用价值。
附图说明
图1为本发明的一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置的结构示意图。
图2为本发明的探头组件的结构示意图。
图3为本发明的光纤束与扩束镜头的接触面的结构示意图。
图4为本发明的光纤束与图像传感器的接触面的结构示意图。
附图中标记的含义如下：1、导光管，2、扩束镜头，3、传光光纤，4、传像光纤，5、摄像光纤，6、红外传光光纤，7、外皮。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，由激光器、探头组件、图像传感器、微处理器、图像采集器、红外光源组成。
探头组件的主体为端头设有激光扩束镜头的导光管；扩束镜头可使得光纤导管中传输的激光扩展以形成具有视野的激光束；导光管的外皮优选为金属波纹管，具有良好的韧性和弯曲能力，能够以最大自由的弯曲，便于探测镜头的移动，且在经过外力作用而发生弯曲变形后具有保持弯曲变形形状，便于探测镜头的定位。
导光管内置传光光纤、传像光纤、红外传光光纤和摄像光纤；其中传光光纤为一根，和若干根传像光纤构成光纤束；于光纤束的两端，传像光纤呈环形均布在传光光纤的外圈；于导光管腔内，传光光纤单独用外皮包裹。传光光纤的输入端接激光器，输出端接待检组织；传像光纤的输入端接收待检组织的反射激光，输出端接图像传感器。红外传光光纤的输入端接红外光源，输出端通过激光扩束镜头接待检组织。摄像光纤（传像光纤）的输入端接图像采集器，输出端通过激光扩束镜头接待检组织。
图像传感器和图像采集器与微处理器连接，微处理器接显示器和存储器。微处理器可采用但不限于台式电脑、单片机等，结合图像处理软件，对图像传感器采集的图像进行处理，检测血流灌注量；进一步可控制系统运行参数和节拍，实现血流灌注的检测输出。存储器用于存储系统软件、图像数据、计算结果等。
本发明的具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，基于多普勒算法，因此，图像采集器优选为有卷帘曝光模式的相机，利用卷帘时间曝光，既满足多普勒算法需要的成像速度，又保障曝光时间；且，图像采集器采用片（Tile）式扫描的取像方法，将帧速提高几百倍，以满足多普勒算法所需的取像速度（>10Kfps）。其分辨率、像素等其他参数满足血流灌注检测需要。
激光器产生一定波长的密集激光，功率既满足检测需要，又满足安全需要。
使用时，
激光器（激光源）产生单色激光束通过导光管中的传光光纤和扩束镜头进入生物介质，在测量深度内的活动颗粒（主要是毛细血管网内快速移动的红细胞）表面发生光散射而返回，此时反射光的频率已经发生改变，产生多普勒位移效应。当运动的红血球向着激光探头运动时，返回的激光频率将比探头的发射频率增高，背离探头运动时，返回的激光频率将比探头的发射频率减低。红血球的运动速度越大，多普勒频移也就越大，从多普勒频移的大小可以区分不同的运动信息。反射光通过传像光纤传输到图像传感器上，通过光电转换输出数字信号，通过微处理器（图像处理软件）处理将所扫描皮肤部位的血流变化准确直观的显示出来。
在激光光纤传输的同时红外光源以及图像传感器同时工作，红外光源通过红外传光光纤照射到皮肤表面进行局部定位，并且激光光束照射的区域在其定位区域内；图像采集器通过摄像光纤拍摄皮肤表面，并在显示器上直观地显示出摄像头所拍摄的皮肤表面以及红光所定位的局部区域，便于医生直观的观察。
检测时，患者不需要移动身体，通过医生手持导光管探头端在患者皮肤表面进行扫描，利用光纤导管的传光性把信号传输的本体的各个元件上进一步的进行图像处理和分析。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，其特征在于，包括激光器、探头组件、图像传感器、微处理器；
所述探头组件包括端头设有激光扩束镜头的导光管，导光管内置传光光纤和传像光纤的导光管，传光光纤的输入端接激光器，输出端接待检组织；传像光纤的输入端接收待检组织的反射激光，输出端接图像传感器；
所述图像传感器，对所采集到的光信号进行光电转换，向微处理器输出数字图像信号；
所述微处理器根据数字图像信号，输出血液红细胞灌注和血流变化。
2.根据权利要求1所述的一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，其特征在于，所述传光光纤为和传像光纤为若干根，构成光纤束。
3.根据权利要求2所述的一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，其特征在于，于所述光纤束的两端，若干传像光纤呈环形均布在传光光纤的外圈，构成若干组光纤圈束。
4.根据权利要求1所述的一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，其特征在于，还包括内置于导光管的红外传光光纤，输入端接红外光源，输出端通过激光扩束镜头接待检组织。
5.根据权利要求1所述的一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，其特征在于，还包括内置于导光管的摄像光纤，输入端接图像采集器，输出端通过激光扩束镜头接待检组织；所述图像采集器接微处理器。
6.根据权利要求4所述的一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，其特征在于，所述图像采集器，包括卷帘曝光模式的相机。
7.根据权利要求1所述的一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，其特征在于，所述导光管为金属波纹管。
8.根据权利要求1所述的一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，其特征在于，所述微处理器接存储器。
9.根据权利要求1所述的一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，其特征在于，所述微处理器包括与图像处理软件结合的电脑、单片机。
10.根据权利要求1所述的一种具有轻便探头的激光成像血流灌注检测装置，其特征在于，所述微处理器接显示器。
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Application publication date: 20190625 |