[發(fā)明專利]非接觸式成像系統(tǒng)及其成像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410081281.8
• 申請(qǐng)日: 2014-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN103908239A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢曉曼;呂鐵軍;董月芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): A61B5/026
• 分類號(hào): A61B5/026;A61B5/1455;A61B5/107
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 宋鷹武;沈祖鋒

1.一種非接觸式成像系統(tǒng)，用于探測(cè)生物體，其特征在于：包括近紅外成像儀系統(tǒng)以及成像數(shù)據(jù)重建系統(tǒng)；

所述近紅外成像儀系統(tǒng)包括：

光源，包括正弦調(diào)制的光電二級(jí)管和強(qiáng)度恒定的長(zhǎng)相關(guān)激光；

光切換器，一端與所述光源光學(xué)連接，另一端與多模光纖光學(xué)連接，包括波長(zhǎng)切換器與位置切換器；

探測(cè)器，由多個(gè)單光子計(jì)數(shù)單元組成，其中，所述多個(gè)單光子計(jì)數(shù)單元一端與單模光纖光學(xué)連接，其中，所述生物體位于所述多模光纖與所述單模光纖之間，所述單光子計(jì)數(shù)單元通過(guò)所述單模光纖對(duì)所述生物體進(jìn)行探測(cè)；

控制器，與所述光源、所述光切換器、所述探測(cè)器電性連接，用于根據(jù)工作模式控制所述光源產(chǎn)生相應(yīng)的激光以及控制所述探測(cè)器采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)；

所述成像數(shù)據(jù)重建系統(tǒng)包括脂肪測(cè)量裝置及蒙特卡洛計(jì)算裝置；

所述脂肪測(cè)量裝置用于獲取生物體被測(cè)部位的脂肪層厚度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行三維體素化建模；

所述蒙特卡洛計(jì)算裝置對(duì)建模位置模擬光強(qiáng)的信號(hào)強(qiáng)度、相位以及建立自相關(guān)函數(shù)，并根據(jù)模擬數(shù)據(jù)計(jì)算格林函數(shù)，并結(jié)合近紅外成像儀系統(tǒng)所獲取數(shù)據(jù)重建被測(cè)部位的血氧和/或血流數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式成像系統(tǒng)，其特征在于，所述工作模式包括血氧探測(cè)與血流探測(cè)，所述血氧測(cè)量在光電二極管開通時(shí)進(jìn)行，所述血流測(cè)量在長(zhǎng)相關(guān)激光開通時(shí)進(jìn)行。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸式成像系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器在所述工作模式為血氧探測(cè)時(shí)對(duì)激光進(jìn)行正弦調(diào)制，并控制所述光電二極管在多個(gè)不同波長(zhǎng)的激光之間進(jìn)行切換，經(jīng)過(guò)所述波長(zhǎng)切換器，由所述位置切換器經(jīng)過(guò)所述多模光纖，輪流輸送相應(yīng)波長(zhǎng)的激光到入射光源點(diǎn)，所述探測(cè)器記錄單光子的到達(dá)時(shí)間。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸式成像系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器在所述工作模式為血流探測(cè)時(shí)控制所述長(zhǎng)相關(guān)激光產(chǎn)生直流激光并經(jīng)過(guò)所述波長(zhǎng)切換器，由所述為位置切換器經(jīng)過(guò)所述多模光纖，輪流輸送相應(yīng)波長(zhǎng)的激光到入射光源點(diǎn)，所述探測(cè)器記錄單光子到達(dá)時(shí)間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式成像系統(tǒng)，其特征在于：所述脂肪測(cè)量裝置包括脂肪厚度測(cè)試儀和信號(hào)陣列分析儀。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式成像系統(tǒng)，其特征在于，所述三維體素化建模是根據(jù)所需重建數(shù)據(jù)精確度，確定最小體素網(wǎng)格的尺寸，把生物體被測(cè)部位的肌肉和脂肪按照不同的組織特性進(jìn)行標(biāo)記。

7.一種非接觸式成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、開啟光源，選擇血氧和/或血流測(cè)量模式，采用探測(cè)器對(duì)生物體實(shí)現(xiàn)光子計(jì)數(shù)模式采集，以獲得被測(cè)部位的血氧和/或血流數(shù)據(jù)；

S2、測(cè)量生物體被測(cè)部位的脂肪層厚度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行三維體素化建模；

S3、采用蒙特卡洛方法對(duì)建模位置模擬光強(qiáng)的信號(hào)強(qiáng)度、相位以及建立自相關(guān)函數(shù)，并根據(jù)模擬數(shù)據(jù)計(jì)算格林函數(shù)，

S4、根據(jù)所計(jì)算的格林函數(shù)重建所述被測(cè)部位血氧和/或血流數(shù)據(jù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述非接觸式成像方法，其特征在于，在步驟S1中，在血氧探測(cè)中，所述探測(cè)器根據(jù)光強(qiáng)采用可變積分時(shí)間窗模式進(jìn)行光子計(jì)數(shù)積累。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述非接觸式成像方法，其特征在于，在步驟S2中，采用脂肪厚度測(cè)試儀測(cè)得被測(cè)部位的第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)，采用信號(hào)陣列分析儀測(cè)得被測(cè)部位的第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)；對(duì)比第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)和第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)，兩者數(shù)據(jù)相近時(shí)，以第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，兩者數(shù)據(jù)偏差較大時(shí)，以第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，得到被測(cè)部位的最終脂肪層厚度數(shù)據(jù)。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非接觸式成像系統(tǒng)，其特征在于，在步驟S2中，所述三維體素化建模是根據(jù)所需重建數(shù)據(jù)精確度，確定最小體素網(wǎng)格的尺寸，把生物體被測(cè)部位的肌肉和脂肪按照不同的組織特性進(jìn)行標(biāo)記。

11.根據(jù)權(quán)利要求7所述非接觸式成像方法，其特征在于，在步驟S2中，還進(jìn)一步包括預(yù)測(cè)被測(cè)部位的表面弧度，并根據(jù)表面弧度對(duì)被測(cè)部位進(jìn)行三維體素化建模。