CN111991004A - 血氧饱和度测量设备、测量方法和测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种血氧饱和度测量设备、测量方法和测量装置，该血氧饱和度测量设备包括：壳体、保护玻璃、发光单元、定焦镜片、调焦镜片、图像传感器和控制单元；壳体内部形成容置空间，壳体上设置有与容置空间连通的第一通光孔，保护玻璃设置在第一通光孔中；发光单元设置在容置空间内，发光单元设置有第二通光孔；定焦镜片、调焦镜片和图像传感器设置在容置空间中，且依次设置在光线传播路径上；控制单元与发光单元、图像传感器分别电连接；发光单元交替发射蓝色光线与绿色光线。测量设备采集在蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视频，可以通过在蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视频来计算出血氧饱和度值。

Description

血氧饱和度测量设备、测量方法和测量装置

技术领域

本申请属于医疗检测领域，具体涉及血氧饱和度测量设备、测量方法 和测量装置。

背景技术

血氧饱和度是呼吸循环功能的重要生理参数之一，反映了血液中氧合 血红蛋白的含量，具体定义为氧合血红蛋白(oxyhemoglobin，HbO2)的 容量占全部可结合的血红蛋白(hemoglobin，Hb)容量的百分比。血氧饱 和度反映了人体的血氧平衡状态，监测血氧饱和度可以估计肺的氧合以及 血红蛋白的携氧能力，从而监测人体器官组织的生理状况。

传统的血氧饱和度测量方法采用电化学法和脉搏血氧饱和度检测方 法，在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：电 化学法采取人体静脉血，利用血气分析仪对血液进行分析，测出动脉血氧 分压(PaO2)，并计算得到血氧饱和度，这种方法需要动脉穿刺或插管， 易对患者造成伤害，操作麻烦，且不能进行连续监测；脉搏血氧饱和度检 测方法采用指套式光电传感器，利用血液对光线的吸收差异，采用波长 660nm的红光和940nm的近红外光作为入射光源，通过测量光强度值来 计算血氧饱和度，这种方法在测量过程中若指套移位、患者指尖皮肤冰冷 或颜色异常等，会影响血氧饱和度监测，导致数据不精确。

发明内容

本申请实施例的目的是提供血氧饱和度测量设备、测量方法和测量装 置，能够解决采用电化学法测量血氧饱和度，易对患者造成伤害，操作麻 烦，且不能进行连续监测，而采用脉搏血氧饱和度检测方法，在测量过程 中若指套移位、患者指尖皮肤冰冷或颜色异常等，会影响血氧饱和度监测， 导致数据不精确的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种血氧饱和度测量设备，包括：壳 体、保护玻璃、发光单元、定焦镜片、调焦镜片、图像传感器和控制单元；

所述壳体内部形成容置空间，所述壳体上设置有与所述容置空间连通 的第一通光孔，所述保护玻璃设置在所述第一通光孔中；

所述发光单元设置在所述容置空间内，所述发光单元设置有第二通光 孔；

所述定焦镜片、所述调焦镜片和所述图像传感器设置在所述容置空间 中，且依次设置在光线传播路径上；

所述控制单元与所述发光单元、所述图像传感器分别电连接；

其中，在所述控制单元的控制下，所述发光单元交替发射蓝色光线与 绿色光线。

进一步地，所述发光单元包括环形板和多个发光芯片，所述环形板固 定设置在所述容置空间中，所述环形板上设置有第二通光孔，多个所述发 光芯片等距分布在所述环形板上。

进一步地，每个所述发光芯片包括蓝光芯片和绿光芯片。

进一步地，所述发光芯片包括蓝光芯片和绿光芯片，所述蓝光芯片和 所述绿光芯片交替设置在所述环形板上。

进一步地，血氧饱和度测量设备还包括：滤光片，所述滤光片设置在 光线的传播路径上。

第二方面，本申请实施例提供了一种血氧饱和度测量方法，包括：

获取在蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视频；

根据所述蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视频，获 得蓝光纯血管图像、蓝光背景图像、绿光纯血管图像和绿光背景图像；

根据所述蓝光纯血管图像得到第一血管平均灰度值即蓝光反射光强 度，根据所述蓝光背景图像得到第一背景平均灰度值即蓝光入射光强度， 根据所述绿光纯血管图像得到第二血管平均灰度值即绿光反射光强度，根 据所述绿光背景图像得到第二背景平均灰度值即绿光入射光强度；

根据所述蓝光反射光强度与所述蓝光入射光强度得到蓝光微循环图 像的光强比值，根据所述绿光反射光强度与所述绿光入射光强度得到绿光 微循环图像的光强比值；

根据所述蓝光微循环图像的光强比值、所述绿光微循环图像的光强比 值、氧合血红蛋白平均消光系数和脱氧血红蛋白平均消光系数得到血氧饱 和度。

进一步地，所述根据所述蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面 微循环视频，获得蓝光纯血管图像、蓝光背景图像、绿光纯血管图像和绿 光背景图像，具体包括：

对所述微循环视频按帧进行处理，得到多张蓝光微循环图像与绿光微 循环图像；

选取清晰度最高的目标蓝光微循环图像与目标绿光微循环图像进行 预处理，得到蓝光二值化图像与绿光二值化图像；

对所述蓝光二值化图像与所述绿光二值化图像进行骨骼化处理得到 蓝光纯血管图像与绿光纯血管图像；

对所述蓝光纯血管图像与所述蓝光二值化图像进行相减得到蓝光背 景图像，对所述绿光纯血管图像与所述绿光二值化图像进行相减得到绿光 背景图像。

进一步地，所述对所述蓝光二值化图像与所述绿光二值化图像进行骨 骼化处理得到蓝光纯血管图像与绿光纯血管图像，具体包括：

将所述蓝光二值化图像与所述绿光二值化图像中连通区域的图像细 化为宽度为一个像素的图像；

根据所述一个像素的图像，获得血管中心线和血管直径；

根据所述血管中心线和所述血管直径，对血管进行重构，得到蓝光纯 血管图像与绿光纯血管图像。

进一步地，在所述根据所述蓝光微循环图像的光强比值、所述绿光微 循环图像的光强比值、氧合血红蛋白平均消光系数和脱氧血红蛋白平均消 光系数得到血氧饱和度之前，还包括：

对光谱曲线、图像传感器灵敏度曲线、氧合血红蛋白消光系数曲线和 脱氧血红蛋白消光系数曲线及血管直径进行积分处理得到氧合血红蛋白 平均消光系数和脱氧血红蛋白平均消光系数。

第三方面，本申请实施例提供了一种血氧饱和度测量装置，包括：

获取模块，用于获取在蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微 循环视频；

第一处理模块，用于根据所述蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织 表面微循环视频，获得蓝光纯血管图像、蓝光背景图像、绿光纯血管图像 和绿光背景图像；

第二处理模块，用于根据所述蓝光纯血管图像得到第一血管平均灰度 值即蓝光反射光强度，根据所述蓝光背景图像得到第一背景平均灰度值即 蓝光入射光强度，根据所述绿光纯血管图像得到第二血管平均灰度值即绿 光反射光强度，根据所述绿光背景图像得到第二背景平均灰度值即绿光入 射光强度；

第三处理模块，用于根据所述蓝光反射光强度与所述蓝光入射光强度 得到蓝光微循环图像的光强比值，根据所述绿光反射光强度与所述绿光入 射光强度得到绿光微循环图像的光强比值；

第四处理模块，用于根据所述蓝光微循环图像的光强比值、所述绿光 微循环图像的光强比值、氧合血红蛋白平均消光系数和脱氧血红蛋白平均 消光系数得到血氧饱和度。

在本申请实施例中，根据血红蛋白中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对 不同波长光的吸收差异，在血氧饱和度测量设备中采用蓝光和绿光双波长 光源，通过控制单元控制发光单元交替发射两种波长的光源，并由测量设 备采集不同波长下的微循环图像，同时根据在蓝色光线照射下和在绿色光 线照射下的氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白的吸收差异，可以通过在蓝色光 线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视频来计算出血氧饱和度值。 采用本申请实施例提供的血氧饱和度测量设备、测量方法和测量装置，无 创、操作简单、不受外界因素干扰，并且能够实时准确地监测血氧饱和度。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种血氧饱和度测量设备的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种发光单元的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种发光单元的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种血氧饱和度测量方法的流程示意图；

图5是本申请实施例提供的一种血氧饱和度测量装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-壳体、2-保护壳体、3-发光单元、31-环形板、32-发光芯片、321- 蓝光芯片、322-绿光芯片、4-定焦镜片、5-调焦镜片、6-图像传感器、7- 控制单元、8-滤光片、9-人体组织表面、10-计算机、50-血氧饱和度测量 装置、501-获取模块、502-第一处理模块、5021-第一处理子模块、5022- 选取子模块、5023-第二处理子模块、5024-第三处理子模块、503-第二处理模块、504-第三处理模块、505-第四处理模块、506-第五处理模块。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例、参照附图做进一 步说明。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显 然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所 获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于 区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使 用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里 图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对 象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以 是多个。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供 的摄影设备进行详细地说明。

参照图1，示出了本实施例提供的一种血氧饱和度测量设备的结构示 意图。血氧饱和度测量设备，具体包括：壳体1、保护玻璃2、发光单元 3、定焦镜片4、调焦镜片5、图像传感器6和控制单元7。

壳体1内部形成容置空间，进而为测量设备的组成构件提供安装空间。 所述壳体1上设置有与容置空间连通的第一通光孔，光线可以第一通光孔 射出或者射入，所述保护玻璃2设置在第一通光孔中，可以防止外部物体 从第一通光孔伸入对测量设备照成破坏，也可以起到防尘的作用。

发光单元3设置在容置空间内，所述发光单元3设置有第二通光孔， 光线可以由第二通光孔进一步进入测量设备的内部空间，发光单元3用于 发出蓝色光线与绿色光线，血红蛋白对于蓝光和绿光的吸收系数较大，并 且氧合血红蛋白和脱氧合血红蛋白对蓝光和绿光的吸收差异较大，血红蛋 白氧合变化在蓝光波长带敏感，在绿色波长带不敏感。

可选地，发光单元发出的蓝色光线的波长为426nm，发出的绿色光线 的波长为526nm。

定焦镜片4、调焦镜片5和图像传感器6设置在容置空间中，且依次 设置在光线传播路径上，可以理解的是，当光线由第一通光孔和第二进光 孔进入时，光线将依次经过定焦镜片4和调焦镜片5，最终被图像传感器 6接收。

可选地，定焦镜片4、调焦镜片5和图像传感器6同轴设置，这样可 以节省测量设备的内部空间。

控制单元7与发光单元3、图像传感器6分别电连接。

可选地，控制单元7包括发光控制子单元和图像传感器控制子单元， 发光控制子单元与发光单元3电连接，图像传感器控制子单元与图像传感 器6电连接。

下面结合图1对上述血氧饱和度测量设备的工作原理进行详细描述， 在控制单元7的控制下，发光单元3交替发射蓝色光线与绿色光线，蓝色 光线与绿色光线从第一通光孔射出，经人体组织表面9反射后从第一通光 孔进入测量设备，依次经过第二通光孔、定焦镜片4和调焦镜片5后，被 图像传感器6接收，图像传感器6接收蓝色光线和绿色光线后进行光电转 换并传输给计算机10，从而最终在计算机10上呈现微循环视频，由此测 量设备可以采集在蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视 频，之后可以根据在蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视 频来计算出血氧饱和度值，具体计算方法将在后文详细描述。

可选地，控制单元7可以控制图像传感器6的开启与关闭。

在实际应用中，控制单元7通过调整发光单元3的占空比和闪烁周期 实现蓝色光线与绿色光线的交替发射，其中占空比是指通电时间相对于总 时间所占的比例。

可选地，发光单元3交替发射蓝色光线与绿色光线的时间间隔为 100ms，也就是说，发光单元3发射蓝色光线，在100ms之后发射绿色光 线，紧接着100ms之后发射蓝色光线，依此类推。

在本申请实施例中，根据血红蛋白中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对 不同波长光的吸收差异，在血氧饱和度测量设备中采用蓝光和绿光双波长 光源，通过控制单元控制发光单元交替发射两种波长的光源，并由测量设 备采集不同波长下的微循环图像，同时根据在蓝色光线照射下和在绿色光 线照射下的氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白的吸收差异，可以通过在蓝色光 线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视频来计算出血氧饱和度值。 采用本申请实施例提供的血氧饱和度测量设备，无创、操作简单、不受外 界因素干扰，并且能够实时准确地监测血氧饱和度。

在实际应用中，发光单元可以有多种结构，只要可以交替发射蓝色光 线与绿色光线即可。

进一步地，参照图2示出了本实施例提供的一种发光单元3的结构示 意图，发光单元3包括环形板31和多个发光芯片32，环形板31固定设 置在容置空间中，环形板31上设置有第二通光孔，多个发光芯片32等距 分布在环形板31上。

具体地，环形板31可以与壳体1的内壁面固定连接，具体的连接方 式，本申请实施例不做限定。

可选地，发光芯片为LED芯片。

可选地，发光芯片32的数量为六个，发光芯片32两两之间相对于第 二进光孔的圆心的夹角为60°，这样可以使得发射出的光线更加均匀。

可选地，每个发光芯片32包括蓝光芯片321和绿光芯片322，即发 光芯片32为双色芯片，在发光芯片32上集成有蓝光芯片321和绿光芯片 322，采用一体式的发光芯片可以降低装配的复杂度。

可选地，参照图3示出了本实施例提供的另一种发光单元3的结构示 意图，发光芯片32包括蓝光芯片321和绿光芯片322，蓝光芯片321和 绿光芯片322交替设置在环形板31上，采用单独的蓝光芯片321和绿光 芯片322可以节省成本。

在实际应用中，测量设备还可以包括滤光片8，滤光片设置在光线的 传播路径上，滤光片8可以过滤掉测量过程中的杂光，提高测量精度。

可选地，滤光片8可以设置在定焦镜片4与调焦镜片5之间，也可以 设置在调焦镜片5与图像传感器6之间，本申请实施例对于滤光片8的具 体位置不做限定。

在实际应用中，控制单元7可以设置在测量设备内部的容置空间中， 也可以作为外接控制设备集成在外部的计算机8中，本申请实施例对于控 制单元7的具体位置不做限定。

参照图4，示出了本申请实施例提供的一种血氧饱和度测量方法的流 程示意图，包括：

S1：获取在蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视频。

可以理解的是，在蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环 视频是由前述的血氧饱和度测量设备采集得到的。

S2：根据所述蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视 频，获得蓝光纯血管图像、蓝光背景图像、绿光纯血管图像和绿光背景图 像。

进一步的，上述步骤S2可以包括以下步骤：

S201：对微循环视频按帧进行处理，得到多张蓝光微循环图像与绿光 微循环图像。

S202：选取清晰度最高的目标蓝光微循环图像与目标绿光微循环图 像进行预处理，得到蓝光二值化图像与绿光二值化图像。

具体地，预处理包括对图像进行平滑去噪，并进行二值化处理。

S203：对蓝光二值化图像与绿光二值化图像进行骨骼化处理得到蓝 光纯血管图像与绿光纯血管图像。

进一步地，S203具体包括：将所述蓝光二值化图像与所述绿光二值 化图像中连通区域的图像细化为宽度为一个像素的图像；

根据所述一个像素的图像，获得血管中心线和血管直径；

根据所述血管中心线和所述血管直径，对血管进行重构，得到蓝光纯 血管图像与绿光纯血管图像。

S204：对蓝光纯血管图像与蓝光二值化图像进行相减得到蓝光背景 图像，对绿光纯血管图像与绿光二值化图像进行相减得到绿光背景图像。

S3：根据蓝光纯血管图像得到第一血管平均灰度值即蓝光反射光强 度，根据蓝光背景图像得到第一背景平均灰度值即蓝光入射光强度，根据 绿光纯血管图像得到第二血管平均灰度值即绿光反射光强度，根据绿光背 景图像得到第二背景平均灰度值即绿光入射光强度。

具体地，沿着纯血管图像中的中心线，以血管直径大小作为一个计算 区域，对区域的血管灰度值求和后，将求和值与区域大小相除，得到血管 的平均灰度值，将血管平均灰度值作为发射光强度I_n，对背景图像中所有 背景的灰度值进行求和后，将求和值与区域大小相除，得到背景的平均灰 度值，将背景的平均灰度值作为入射光强度I_λn。

S4：根据蓝光反射光强度与蓝光入射光强度得到蓝光微循环图像的 光强比值，根据绿光反射光强度与绿光入射光强度得到绿光微循环图像的 光强比值。

S5：根据蓝光微循环图像的光强比值、绿光微循环图像的光强比值、 氧合血红蛋白平均消光系数和脱氧血红蛋白平均消光系数得到血氧饱和 度。

可选地，在步骤S5之前，所述方法还包括：

S6：对光谱曲线、图像传感器灵敏度曲线、氧合血红蛋白消光系数曲 线和脱氧血红蛋白消光系数曲线及血管直径进行积分处理得到氧合血红 蛋白平均消光系数和脱氧血红蛋白平均消光系数。

需要说明的是，以上计算过程基于beer-lamber定律，具体原理如下：

波长为λ的单色光照在某物质的溶液上的时候，透射的光强度与发射 的光强度I₀的关系：

I＝I₀e^{―ε(λ)*c*L} (1)

其中，ε(λ)为吸光系数，C为介质浓度，L为光在物质中行进距离。

当波长为λ的光线照射到人体组织表面时，部分光线会被微血管里红 细胞吸收，剩余光线直接从人体组织表面反射出去。假设反射出去的光线 定义为光线进入组织表面的入射光I_λ，当光线进入厚度d的血管时，会 被血管中红细胞里的血红蛋白吸收，假设血红蛋白的浓度为c，根据 beer-lamber定律，组织的透射光定义为：

I＝I_λe^{―ε(λ)*c*d} (2)

其中，I为透射光强，是血管区域的光强度值，I_λ为入射光强，是背 景区域的光强度值，ε(λ)是血红蛋白的吸光系数，c为血红蛋白的浓度，d 为血管厚度。

而血红蛋白根据是否与氧气结合分为氧合血红蛋白(HbO2)和脱氧 血红蛋白(Hb)，两者对不同波长的光吸收系数不一样，所以公式(2) 可表示为：

其中，I为透射光强，I_λ为入射光强，ε_HbO2(λ)、ε_Hb(λ)分别表示氧合 血红蛋白和脱氧血红蛋白在波长为λ处的消光系数，c_HbO2、c_Hb分别表示 氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度。

血氧饱和度是指血红蛋白与氧结合的百分比，即氧合血红蛋白浓度与 血红蛋白浓度的比值，其计算公式为：

其中，c为血液中血红蛋白总浓度。

根据公式(4)，有c_HbO2＝SO₂×c，c_Hb＝(1-SO₂)×c，因此公式 (3)可表示为：

当使用蓝光I_λb和绿光I_λg作为照明光源时，光线进入血管区域的透 射光分别为：

I_g＝I_λg (7)

联立公式(6)和(7)，可计算出SO₂值。

其中，I_b，I_λb分别表示蓝光照射下血管区域和背景区域的光强度值，I_g，I_λg分别表示绿光照射下血管区域和背景区域的光强度值，ε_HbO2(λb)、ε _HbO2(λg)分别表示氧合血红蛋白在蓝光和绿光波长峰值处的吸光系数，ε _Hb(λb)、ε_Hb(λg)分别表示脱氧血红蛋白在蓝光和绿光波长峰值处的吸光系 数，血红蛋白在不同波长的消光系数如图1所示。

基于比尔朗伯定律计算的血氧饱和度(SO₂)需要单色光照射，测量 设备发光单元不是理想状态的单色光，因此需要考虑光线带宽的影响。另 外图像传感器对所有波长进行积分来检测光的强度，因此需要考虑图像传 感器积分对SO₂计算的影响。

假设光线的带宽光谱分布(光谱曲线)用BW_n(λ)表示，其中n 表示光线颜色，图像传感器的光谱响应曲线(图像传感器灵敏度曲线) 用C(λ)表示，考虑到光线带宽和图像传感器积分对血氧饱和度估计的 影响，对入射光和反射光重新定义：

其中，BW_n(λ)表示LED带宽分布光谱，C(λ)表示图像传感器的光 谱响应曲线，n表示光线的颜色。

根据公式(5)，当SO₂＝1和SO₂＝0时可分别计算出氧合血红蛋白的 平均消光系数

和还原血红蛋白的平均消光系数

通过求解氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的平均消光系数，来修正 LED带宽和图像传感器积分对血氧饱和度计算的影响。结合公式(8)、 (11)和(12)可以计算血氧饱和度值SO2，如公式13所示。具体 计算过程参见图像分析和数据处理流程，如图4所示。

应当理解的是，在计算过程中考虑图像传感器灵敏度、发光单元发射 的光线不是理想的单色光以及解氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的平均消 光系数，可以提高血氧饱和度计算的准确性。

在本申请实施例中，根据血红蛋白中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对 不同波长光的吸收差异，在血氧饱和度测量设备中采用蓝光和绿光双波长 光源，通过控制单元控制发光单元交替发射两种波长的光源，并由测量设 备采集不同波长下的微循环图像，同时根据在蓝色光线照射下和在绿色光 线照射下的氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白的吸收差异，可以通过在蓝色光 线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视频来计算出血氧饱和度值。 采用本申请实施例提供的血氧饱和度测量方法，无创、操作简单、不受外 界因素干扰，并且能够实时准确地监测血氧饱和度。

需要说明的是，本申请实施例提供的血氧饱和度测量方法，执行主体 可以为血氧饱和度测量装置，或者该血氧饱和度测量装置中的用于执行血 氧饱和度测量方法的控制模块。本申请实施例中以血氧饱和度测量装置执 行血氧饱和度测量方法方法为例，说明本申请实施例提供的血氧饱和度测 量装置。

参照图5，示出了本申请实施例提供的一种血氧饱和度测量装置50 的结构示意图，测量装置50包括：

获取模块501，用于获取在蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表 面微循环视频；

第一处理模块502，用于根据所述蓝色光线和绿色光线照射下的人体 组织表面微循环视频，获得蓝光纯血管图像、蓝光背景图像、绿光纯血管 图像和绿光背景图像

第二处理模块503，用于根据蓝光纯血管图像得到第一血管平均灰度 值即蓝光反射光强度，根据蓝光背景图像得到第一背景平均灰度值即蓝光 入射光强度，根据绿光纯血管图像得到第二血管平均灰度值即绿光反射光 强度，根据绿光背景图像得到第二背景平均灰度值即绿光入射光强度；

第三处理模块504，用于根据蓝光反射光强度与蓝光入射光强度得到 蓝光微循环图像的光强比值，根据绿光反射光强度与绿光入射光强度得到 绿光微循环图像的光强比值；

第四处理模块505，用于根据蓝光微循环图像的光强比值、绿光微循 环图像的光强比值、氧合血红蛋白平均消光系数和脱氧血红蛋白平均消光 系数得到血氧饱和度。

进一步地，第一处理模块502具体包括：

第一处理子模块5021，用于对所述微循环视频按帧进行处理，得到 多张蓝光微循环图像与绿光微循环图像。

选取子模块5022，用于选取清晰度最高的目标蓝光微循环图像与目 标绿光微循环图像进行预处理，得到蓝光二值化图像与绿光二值化图像。

第二处理子模块5023，用于对所述蓝光二值化图像与所述绿光二值 化图像进行骨骼化处理得到蓝光纯血管图像与绿光纯血管图像。

第三处理子模块5024，用于对所述蓝光纯血管图像与所述蓝光二值 化图像进行相减得到蓝光背景图像，对所述绿光纯血管图像与所述绿光二 值化图像进行相减得到绿光背景图像。

进一步地，第二处理子模块5023，具体用于将所述蓝光二值化图像 与所述绿光二值化图像中连通区域的图像细化为宽度为一个像素的图像； 根据所述一个像素的图像，获得血管中心线和血管直径；根据所述血管中 心线和所述血管直径，对血管进行重构，得到蓝光纯血管图像与绿光纯血 管图像。

进一步地，测量装置50，还包括：

第五处理模块506，用于对光谱曲线、图像传感器灵敏度曲线、氧合 血红蛋白消光系数曲线和脱氧血红蛋白消光系数曲线及血管直径进行积 分处理得到氧合血红蛋白平均消光系数和脱氧血红蛋白平均消光系数。

本申请实施例提供的血氧饱和度测量装置能够实现图4的方法实施 例中实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。

在本申请实施例中，根据血红蛋白中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对 不同波长光的吸收差异，在血氧饱和度测量设备中采用蓝光和绿光双波长 光源，通过控制单元控制发光单元交替发射两种波长的光源，并由测量设 备采集不同波长下的微循环图像，同时根据在蓝色光线照射下和在绿色光 线照射下的氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白的吸收差异，可以通过在蓝色光 线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视频来计算出血氧饱和度值。 采用本申请实施例提供的血氧饱和度测量装置，无创、操作简单、不受外 界因素干扰，并且能够实时准确地监测血氧饱和度。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领 域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原 理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要 求范围之内。

Claims (10)

1.一种血氧饱和度测量设备，其特征在于，包括：壳体、保护玻璃、发光单元、定焦镜片、调焦镜片、图像传感器和控制单元；

所述壳体内部形成容置空间，所述壳体上设置有与所述容置空间连通的第一通光孔，所述保护玻璃设置在所述第一通光孔中；

所述发光单元设置在所述容置空间内，所述发光单元设置有第二通光孔；

所述定焦镜片、所述调焦镜片和所述图像传感器设置在所述容置空间中，且依次设置在光线传播路径上；

所述控制单元与所述发光单元、所述图像传感器分别电连接；

其中，在所述控制单元的控制下，所述发光单元交替发射蓝色光线与绿色光线。

2.根据权利要求1所述的血氧饱和度测量设备，其特征在于，所述发光单元包括环形板和多个发光芯片，所述环形板固定设置在所述容置空间中，所述环形板上设置有第二通光孔，多个所述发光芯片等距分布在所述环形板上。

3.根据权利要求2所述的血氧饱和度测量设备，其特征在于，每个所述发光芯片包括蓝光芯片和绿光芯片。

4.根据权利要求2所述的血氧饱和度测量设备，其特征在于，所述发光芯片包括蓝光芯片和绿光芯片，所述蓝光芯片和所述绿光芯片交替设置在所述环形板上。

5.根据权利要求1所述的血氧饱和度测量设备，其特征在于，还包括：滤光片，所述滤光片设置在光线的传播路径上。

6.采用如权利要求1-5任一项所述的一种血氧饱和度测量设备的血氧饱和度测量方法，其特征在于，包括：

获取在蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视频；

根据所述蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视频，获得蓝光纯血管图像、蓝光背景图像、绿光纯血管图像和绿光背景图像；

根据所述蓝光纯血管图像得到第一血管平均灰度值即蓝光反射光强度，根据所述蓝光背景图像得到第一背景平均灰度值即蓝光入射光强度，根据所述绿光纯血管图像得到第二血管平均灰度值即绿光反射光强度，根据所述绿光背景图像得到第二背景平均灰度值即绿光入射光强度；

根据所述蓝光反射光强度与所述蓝光入射光强度得到蓝光微循环图像的光强比值，根据所述绿光反射光强度与所述绿光入射光强度得到绿光微循环图像的光强比值；

根据所述蓝光微循环图像的光强比值、所述绿光微循环图像的光强比值、氧合血红蛋白平均消光系数和脱氧血红蛋白平均消光系数得到血氧饱和度。

7.根据权利要求6所述的血氧饱和度测量方法，其特征在于，所述根据所述蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视频，获得蓝光纯血管图像、蓝光背景图像、绿光纯血管图像和绿光背景图像，具体包括：

对所述微循环视频按帧进行处理，得到多张蓝光微循环图像与绿光微循环图像；

选取清晰度最高的目标蓝光微循环图像与目标绿光微循环图像进行预处理，得到蓝光二值化图像与绿光二值化图像；

对所述蓝光二值化图像与所述绿光二值化图像进行骨骼化处理得到蓝光纯血管图像与绿光纯血管图像；

对所述蓝光纯血管图像与所述蓝光二值化图像进行相减得到蓝光背景图像，对所述绿光纯血管图像与所述绿光二值化图像进行相减得到绿光背景图像。

8.根据权利要求7所述的血氧饱和度测量方法，其特征在于，所述对所述蓝光二值化图像与所述绿光二值化图像进行骨骼化处理得到蓝光纯血管图像与绿光纯血管图像，具体包括：

将所述蓝光二值化图像与所述绿光二值化图像中连通区域的图像细化为宽度为一个像素的图像；

根据所述一个像素的图像，获得血管中心线和血管直径；

根据所述血管中心线和所述血管直径，对血管进行重构，得到蓝光纯血管图像与绿光纯血管图像。

9.根据权利要求6所述的血氧饱和度测量方法，其特征在于，在所述根据所述蓝光微循环图像的光强比值、所述绿光微循环图像的光强比值、氧合血红蛋白平均消光系数和脱氧血红蛋白平均消光系数得到血氧饱和度之前，还包括：

对光谱曲线、图像传感器灵敏度曲线、氧合血红蛋白消光系数曲线和脱氧血红蛋白消光系数曲线及血管直径进行积分处理得到氧合血红蛋白平均消光系数和脱氧血红蛋白平均消光系数。

10.一种血氧饱和度测量装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取在蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视频；

第一处理模块，根据所述蓝色光线和绿色光线照射下的人体组织表面微循环视频，获得蓝光纯血管图像、蓝光背景图像、绿光纯血管图像和绿光背景图像；

第二处理模块，用于根据所述蓝光纯血管图像得到第一血管平均灰度值即蓝光反射光强度，根据所述蓝光背景图像得到第一背景平均灰度值即蓝光入射光强度，根据所述绿光纯血管图像得到第二血管平均灰度值即绿光反射光强度，根据所述绿光背景图像得到第二背景平均灰度值即绿光入射光强度；

第三处理模块，用于根据所述蓝光反射光强度与所述蓝光入射光强度得到蓝光微循环图像的光强比值，根据所述绿光反射光强度与所述绿光入射光强度得到绿光微循环图像的光强比值；

第四处理模块，用于根据所述蓝光微循环图像的光强比值、所述绿光微循环图像的光强比值、氧合血红蛋白平均消光系数和脱氧血红蛋白平均消光系数得到血氧饱和度。

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