CN113558618A - 双波长光声血氧检测仪的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及双波长光声血氧检测仪的检测方法，包括采用两束不同波长的脉冲激光光源进行交替触发，进行待检测生物样品组织的照射，以得到超声波；对所述超声波进行分析，以得到血氧饱和度。本发明通过两束波长分别为532nm和516nm的脉冲激光光源交替触发，发出光束照射待检测生物样品组织，得到超声波后，对超声波进行分析，以进行血氧饱和度的检测，实现确定激光波长组合，以使得检测仪的成本低且可提高血氧饱和度的分析准确率。
Description
技术领域
本发明涉及血氧检测仪，更具体地说是指双波长光声血氧检测仪的检测方法。
背景技术
光声显微成像技术是一种新型的生物医学成像技术。它利用脉冲激发光照射待检测生物样品组织，通过生物体对特殊波段光的特异性吸收，将一定的光能转换成为超声波。通过检测并分析传出来的超声波，可以实现对于生物组织特异性吸收的成像。基于这一成像机理，光声显微成像技术可以进行高分辨率和高对比度的组织成像及功能检测，尤其适合于用到血氧饱和度的检测中来。
血氧饱和度在临床诊断中是一个重要的生理指标，其反映了机体的供氧能力。以往传统的各类纯光学的功能指标检测方法，多局限于有损检测或者检测的分辨率灵敏度，不能提供有效的对特定位置的血氧指标的检测能力。在光声显微镜成像技术中，人们通常采用双波长激发照明的方式来获取去血红蛋白与氧合血红蛋白的吸收，进而分析血氧饱和度。
过去光声显微成像技术中所使用的双波长通常选用血红蛋白(Hb)或者氧合血红蛋白(HbO2)的吸收峰，如图1所示，即532nm、558nm、580nm的任意两个波长组合，来最大化测量的系统信噪比，但是除了532nm以外，上述波长的激光光源的成本较高。
当前的双波长光声显微成像技术普遍采用两幅光声图像重构的方案，即先使用一个波长的激光进行扫描检测成像，然后再用另外一个波长的激光进行扫描检测成像，最后将两张图像叠加重构以获取正确的信息图像。鉴于扫描成像的时长可达几十分钟，则会由于电机的回程差、重复性、热漂移、活体动物的位置变化等原因造成两个波长所得到图的对应位置不一致而导致血氧含量测量不准的问题。同时当前的双波长光声显微成像技术考虑了双波长技术的可实施性，而没有考虑信噪比带来的准确性和灵敏度。
因此，有必要设计一种新的方法，实现确定激光波长组合，以使得检测仪的成本低且可提高血氧饱和度的分析准确率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供双波长光声血氧检测仪的检测方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：双波长光声血氧检测仪的检测方法，包括：
采用两束不同波长的脉冲激光光源进行交替触发，进行待检测生物样品组织的照射，以得到超声波；
对所述超声波进行分析，以得到血氧饱和度。
其进一步技术方案为：所述采用两束不同波长的脉冲激光光源进行交替触发，进行待检测生物样品组织的照射，以得到超声波，包括：
采用波长为532nm和波长为516nm的脉冲激光光源进行交替触发，进行待检测生物样品组织的照射，通过待检测生物样品组织对特殊波段光的特异性进行吸收，以将激光转换成为超声波。
其进一步技术方案为：所述采用两束不同波长的脉冲激光光源进行交替触发，进行待检测生物样品组织的照射，以得到超声波之前，还包括：
确认激光光源的波长组合。
其进一步技术方案为：交替触发的实现具体方式为使用两个可外部触发的小型脉冲激光光源，通过时序控制依次、分别触发一次脉冲，交替触发时间间隔为百纳秒到秒级别。
其进一步技术方案为：所述确认激光光源的波长，包括：
确定与血红蛋白与氧合血红蛋白相关联的待求逆矩阵的条件数最小的波长，以得到激光光源的波长组合。
其进一步技术方案为：所述确定与血红蛋白与氧合血红蛋白相关联的待求逆矩阵的条件数最小的波长，以得到激光光源的波长，包括：
遍历激光光源的所有波长组合，确定与血红蛋白与氧合血红蛋白相关联的待求逆矩阵的条件数最小的波长，以得到激光光源的波长。
其进一步技术方案为：所述对所述超声波进行分析，以得到血氧饱和度，包括：
血氧饱和度的测量可以单点/多点进行数据测量，也可以逐点测量然后成像，获得血氧饱和度的图像。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过两束波长分别为532nm和516nm的脉冲激光光源交替触发，发出光束照射待检测生物样品组织，得到超声波后，对超声波进行分析，以进行血氧饱和度的检测，实现确定激光波长组合，以使得检测仪的成本低且可提高血氧饱和度的分析准确率。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术的血红蛋白(Hb)和氧合血红蛋白(HbO2)的吸收峰的示意图；
图2为本发明具体实施例提供的双波长光声血氧检测仪的检测方法的流程示意图；
图3为本发明另一具体实施例提供的双波长光声血氧检测仪的检测方法的流程示意图；
图4为本发明另一具体实施例提供的各种波长组合得到的矩阵条件数的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
如图2～图4所示的具体实施例，本实施例提供的双波长光声血氧检测仪的检测方法，可以运用在血氧饱和度的分析过程中，实现使得检测仪的成本低且可提高血氧饱和度的分析准确率。
请参阅图2，上述的双波长光声血氧检测仪的检测方法，包括步骤S110～S120。
S110、采用两束不同波长的脉冲激光光源进行交替触发，进行待检测生物样品组织的照射，以得到超声波。
在本实施例中，采用低成本的脉冲激光光源，脉冲激光光源的波长为532nm和516nm，可实现低成本、小型化、集成化的光声血氧检测仪。
在一实施例中，上述的步骤S110可包括：
采用波长为532nm和波长为516nm的脉冲激光光源进行交替触发，进行待检测生物样品组织的照射，通过待检测生物样品组织对特殊波段光的特异性进行吸收，以将激光转换成为超声波。
具体地，交替触发的实现具体方式为使用两个可外部触发的小型脉冲激光光源，通过时序控制依次、分别触发一次脉冲，交替触发时间间隔为百纳秒到秒级别。
交替触发的实现具体方式为使用两个可外部触发的小型脉冲激光光源，通过时序控制依次、分别触发一次脉冲。由于此时扫描电机尚未移动，因此这两个脉冲会激发的待测生物样品的同一位置的超声波信号。在使用了两个交替波长的光脉冲激发了超声信号后，再使用扫描电机变换成像区域。通过上述交替触发的模式，保证成像位置的一致性。
S120、对超声波进行分析，以得到血氧饱和度。
在本实施例中，血氧饱和度的测量可以单点/多点进行数据测量，也可以逐点测量然后成像，获得血氧饱和度的图像。
对所述超声波采用单点或多点或逐点测量的方式进行数据测量，以形成血氧饱和度的图像，以得到血氧饱和度。
利用两束波长分别为532nm和516nm的脉冲激光光源发射出激光光束，照射待检测生物样品组织，通过生物体对特殊波段光的特异性吸收，将一定的光能转换成为超声波。通过检测并分析传出来的超声波，可以实现对于生物组织特异性吸收的成像。基于这一成像机理，进行高分辨率和高对比度的组织成像及功能检测，以进行血氧饱和度的检测。
上述的双波长光声血氧检测仪的检测方法，通过两束波长分别为532nm和516nm的脉冲激光光源交替触发，发出光束照射待检测生物样品组织，得到超声波后，对超声波进行分析，以进行血氧饱和度的检测，实现确定激光波长组合，以使得检测仪的成本低且可提高血氧饱和度的分析准确率。
所述交替触发的实现具体方式为使用两个可外部触发的小型激光光源，通过时序控制依次、分别触发一次脉冲。由于此时扫描电机尚未移动，因此这两个脉冲会激发的待测生物样品的同一位置的超声波信号。在使用了两个交替波长的光脉冲激发了超声信号后，再使用扫描电机变换成像区域。通过上述交替触发的模式，保证成像位置的一致性。
图3是本发明另一实施例提供的一种双波长光声血氧检测仪的检测方法的流程示意图。如图3所示，本实施例的双波长光声血氧检测仪的检测方法包括步骤S210-S230。其中步骤S220-S230与上述实施例中的步骤S110-S120类似，在此不再赘述。下面详细说明本实施例中所增加的步骤S210。
S210、确认激光光源的波长组合。
具体地，确定与血红蛋白与氧合血红蛋白相关联的待求逆矩阵的条件数最小的波长，以得到激光光源的波长。
在一实施例中，上述的步骤S210可包括：遍历激光光源的所有波长组合，确定与血红蛋白与氧合血红蛋白相关联的待求逆矩阵的条件数最小的波长，以得到激光光源的波长组合。
在本实施例中，采用
计算血红蛋白Hb与氧合血红蛋白HbO2；λ1以及λ2为激光光源的波长；PA(λ1)和PA(λ2)分别对应两个波长所激发的光声信号，即超声波的强度峰峰值。ε为对应物质在特定波长的吸收系数。
因此选择合适的波长λ1以及λ2，使得待求逆矩阵的条件数最小，即可最优化血氧测量的精确度。
如图4所示，遍历所有波长组合得到的波长数，可以看到532nm和516nm所在的位置处于条件数的局部最优，同时考虑到这两个波长的实现成本，因此选择此波长组合作为血氧检测仪的工作激发波长具有低成本、高度集成以及高灵敏度的优点，图4中的颜色越深，组合越优。
从激光器的成本及集成化考虑的角度出发，选择了532nm和516nm作为激发光源的波长。当然于其他实施例，还可以依据实际情况选择其他的激光光源波长。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (7)
1.双波长光声血氧检测仪的检测方法，其特征在于，包括：
采用两束不同波长的脉冲激光光源进行交替触发，进行待检测生物样品组织的照射，以得到超声波；
对所述超声波进行分析，以得到血氧饱和度。
2.根据权利要求1所述的双波长光声血氧检测仪的检测方法，其特征在于，所述采用两束不同波长的脉冲激光光源进行交替触发，进行待检测生物样品组织的照射，以得到超声波，包括：
采用波长为532nm和波长为516nm的脉冲激光光源进行交替触发，进行待检测生物样品组织的照射，通过待检测生物样品组织对特殊波段光的特异性进行吸收，以将激光转换成为超声波。
3.根据权利要求2所述的双波长光声血氧检测仪的检测方法，其特征在于，所述采用两束不同波长的脉冲激光光源进行交替触发，进行待检测生物样品组织的照射，以得到超声波之前，还包括：
确认脉冲激光光源的波长组合。
4.根据权利要求3所述的双波长光声血氧检测仪的检测方法，其特征在于，交替触发的实现具体方式为使用两个可外部触发的小型激光光源，通过时序控制依次、分别触发一次脉冲，交替触发时间间隔为百纳秒到秒级别。
5.根据权利要求4所述的双波长光声血氧检测仪的检测方法，其特征在于，所述确认激光光源的波长组合，包括：
确定与血红蛋白与氧合血红蛋白相关联的待求逆矩阵的条件数最小的波长，以得到激光光源的波长组合。
6.根据权利要求5所述的双波长光声血氧检测仪的检测方法，其特征在于，所述确定与血红蛋白与氧合血红蛋白相关联的待求逆矩阵的条件数最小的波长，以得到激光光源的波长组合，包括：
遍历激光光源的所有波长组合，确定与血红蛋白与氧合血红蛋白相关联的待求逆矩阵的条件数最小的波长，以得到激光光源的波长组合。
7.根据权利要求6所述的双波长光声血氧检测仪的检测方法，其特征在于，所述对所述超声波进行分析，以得到血氧饱和度，包括：
血氧饱和度的测量可以单点/多点进行数据测量，也可以逐点测量然后成像，获得血氧饱和度的图像。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |