[發明專利]一種測量血管血液流量的設備及方法

有效

• 申請號: 201510276564.2
• 申請日: 2015-05-27
• 公開（公告）號: CN104825148B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 郭曙光;萬明明;李鵬;代祥松;張德興
• 申請（專利權）人: 深圳市斯爾頓科技有限公司
• 主分類號: A61B5/0265
• 分類號: A61B5/0265;A61B5/0285
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光電子技術領域，尤其涉及一種測量血管血液流量的設備及方法。

背景技術

許多視網膜疾病與非正常的眼部血液流量有關，例如糖尿病引起的視網膜病變、視網膜靜脈阻塞以及與年紀有關的黃斑退化。在青光眼病研究中，視網膜供血不足被認為是青光眼病發生和發展的一個可能原因。因此，對視網膜血液流量進行測量對于視網膜疾病的臨床診斷、治療和研究具有重要意義。

光學相干層析成像技術(Optical Coherence Tomography，OCT)是一種非侵入的探測技術，它被廣泛應用于生物組織的活體截面結構成像。通過測量與深度有關的散射光，OCT可以提供高分辨，高靈敏度的組織結構。同時，OCT技術也可以探測散射光的多普勒頻移，以獲得流體和樣品的運動信息，因而適合用于測量視網膜內的血液流量。遺憾的是，單光束多普勒OCT探測到的頻移只與探測光束方向的血液流速有關，而垂直于探測光方向的血流信息不能直接從多普勒頻移中得到，無法得到血管內的實際流速。

為了解決上述問題，人們發展了一系列技術來獲得血管中的實際流速：

(1)、通過對視網膜進行三維掃描，獲得視網膜中血管在空間中的走向，從而確定出探測光的多普勒角度，再利用多普勒角度，計算出實際的流速，但由于視網膜的血管和探測光束接近垂直，這種方法準確度較低。另外，通過連續掃描兩個平面或圓環，定出待測血管的空間矢量，進而計算出多普勒角度，得到實際流速。這種方法的測量結果會受到眼動的影響，而且它只能對視盤周圍的血管進行測量，無法測量視網膜其他區域的血流情況。

(2)、利用多束、多角度探測光掃描樣品中的同一點,以便獲得血管中真實的流體速度。OCT探測光被一塊玻璃平板分成兩束,這兩束光會聚在流體中，形成雙光束，雙角度照明方式，通過分析兩束光探測到的多普勒頻移，可以得到血管中的真實流體速度。這種方法的缺陷在于：由于兩路光之間有時間上的延遲，對于頻域OCT系統并不適用。另外，可利用由偏振光分束的雙光束OCT系統，測量視網膜血管中的流速和流量，或利用一個DOVE棱鏡與OCT掃描機構同步，實現了雙光束在視網膜上的環形掃描。但是這些雙光束系統由兩個邁克耳遜干涉儀構成，結構復雜、調整困難，而且基于探測光安全方面的考慮，每一路探測光的功率要大大低于單光束系統，這降低了雙光束OCT系統的靈敏度,從而加大了系統的位相噪聲。

為測量視盤內單根血管和視盤內所有血管的流速和流量，則必須要利用眼科檢測設備對眼底血管進行掃描，具體請參考圖3中對視盤內其中一根血管的線掃描視頻截圖和圖10及圖11中對視盤內所有血管的環形掃描示意圖。在圖3中，黑色的粗線表示探測光掃描眼底血管B的掃描方向，該掃描方向相當于圖9中的Y方向.。經過探測光掃描后，得到原始眼底多普勒圖像，如圖4所示。在圖4中，出現了并不需要的背景多普勒，即明暗相間的低頻背景多普勒和明顯的豎線狀的高頻背景多普勒。同樣的，在進行如圖10、圖11所示的對視盤內所有血管進行環形掃描的過程中，得到的原始多普勒圖像(未圖示)中也會出現如圖4中所出現的明暗相間的低頻背景多普勒和明顯的豎線狀的高頻背景多普勒。經過分析，產生背景多普勒的原因有兩點：第一、探測光的主光線沒有入射到掃描單元的轉動軸上。當掃描單元為X-Y振鏡時，即認為Y振鏡的轉動軸為掃描單元的轉動軸。參考圖1，當掃描單元為X-Y振鏡時，若探測光的主光線落入X-Y振鏡501A的轉動軸501B上，即認為探測光的主光線處于掃描單元的轉動軸上。隨著X-Y振鏡501A的擺動，探測光的入射方向e與探測光在透鏡1成像面d上的掃描方向相互垂直，在此情況下不會引入額外的背景多普勒。參考圖2，若探測光的主光線不是落入X-Y振鏡501A的轉動軸501B上，隨著X-Y振鏡的擺動，探測光的入射方向e與探測光在透鏡1成像面d上的掃描方向不再垂直。假若入射光偏離振鏡軸1，振鏡掃描角速度為w，透鏡1焦距為f，則由此帶來頻移為(λ₀為探測光的中心波長)。該高頻背景多普勒在去除時需要在縱向一條線一條線的去除，且極易找錯相應的背景。而背景找錯將直接影響測量的準確性；第二，眼睛在檢測過程中，眼球會不自主的微微轉動，因此探測光不可能一直以同一角度照射眼球的同一位置，這就帶來了如圖4所示的明暗相間的呈區域狀的低頻背景多普勒。