[發明專利]掃描式人體微血管超微結構三維成像系統

有效

• 申請號: 201710054369.4
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN107049242B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 于綦悅;董蒨;魏賓;夏楠
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 高洋

本發明涉及一種掃描式人體微血管超微結構三維成像系統，至少包括：用于發射柱狀直線傳播的出射光的光源模塊；用于使光線進行逐點傳播的掃描模塊；用于將光線部分反射，部分透過的分光單元；用于將光線集中一點照射到被測物體，并將微血流信息進行放大的掃描物鏡；用于成像的成像模塊；用于呈現圖像的呈像模塊。通過掃描模塊，利用OPS成像原理，將皮膚內部的微血管超微結構信息以光點的形式進行采集，同時通過逐點掃描，將成像光點亮度的信息進行組合，復原出微血管超微結構的三維立體形狀，且掃描模塊逐點掃描的速度非常快，實現微血管超微結構的實時三維檢測，以精確地對縱切面的微血管密度、微血管形狀以及微血管內皮細胞和血細胞的形狀等進行數字化定量化。

技術領域

本發明涉及一種利用光學成像技術進行醫學診斷的醫療器械，具體的說是一種掃描式人體微血管超微結構三維成像系統。

背景技術

微循環是指微動脈與微靜脈之間的血液與組織細胞進行物質交換的場所。微循環的功能，形態和代謝的完整是維持人體器官正常功能所不可缺少的條件。通過微循環的研究，便于進一步了解人體各臟器的特殊功能，認知疾病的發病機理，有利于疾病預防，診斷和治療。各種不同的疾病狀態包括糖尿病，高血壓和冠心病等，都會引起微循環的病態，包括微血管管徑，微血管密度以及微血管內的微血流速度等參數的變化，還能夠對微血管內皮細胞以及微血管內流動的血細胞等微血管超微結構進行觀測。因此通過了解微血管超微結構情況來把握微循環質量，對于各類疾病的診斷和治療有著極其重要的作用。微血管超微結構情況對健康和疾病診療如此重要，對微血管超微結構情況進行高精度的數字化定量化，實現精確診療就有重大的必要性。為了實現利用微血流的精確診療，必不可少的需要能夠在無創的情況下對微血管超微結構進行實時高清晰成像并數字化的“無創動態微血管超微結構三維觀測系統”。

在醫學領域，透過皮膚無創地對身體內部進行成像的方式有很多，例如，計算機斷層成像(CT)技術以及核磁共振成像(MRI)技術等等。雖然這些技術產生的早，發展成熟，但是由于設備體積大，分辨率低，實時性差等缺點并不適合對微血流成像進行使用。其中，正交偏振光譜(OPS)成像技術是對于微血流進行成像的一種新技術。

能夠在無創的情況下實時對活體微血流進行觀察的成像系統在1999年被提出：正交偏振光譜(OPS)成像技術。該技術的原理圖如圖1所示。具體的說：正交偏振光譜成像技術中，首先利用特殊波長的光作為成像光源，這樣的光源既能夠在一定程度上透過皮膚并在其內部進行散射又能夠被微血管中的紅血球所吸收。光源發出的光本身是非偏振光，需要透過偏振板(A)成為線性偏振光。然后，線性偏振光源通過位于系統中心的分光鏡反射到皮膚表面。線性偏振光照射到皮膚表面時會產生兩種光：與照射光偏振方向相同的偏振反射光以及照射到內部發生散射而失去統一偏振性的非偏振散射光。非偏振散射光在皮膚內部形成照射光源，又透過皮膚同偏振反射光一起通過分光鏡照射到位于數字相機傳感器CCD前方的偏振板(B)上。這時，非偏振散射光因為反映了內部微血流情況而需要被成像，但偏振反射光則需要被作為噪聲過濾掉。因為偏振板B與偏振板A的偏振方向成正交，也就是與偏振反射光的偏振方向成正交。根據偏振板的特性，偏振反射光會被偏振板B反射回去而非偏振散射光會通過偏振板B而在CCD表面成像。這樣，通過正交偏振的原理就可以在無創的情況下實時觀測到微血流的影像了，這里因為紅血球對光源具有一定的吸收作用，所以能夠觀察到微血管較暗，其他組織較亮的影像。

然而，常規的正交偏振光譜(OPS)成像技術只能呈現二維圖像，利用對二維成像的分析雖然能夠對微血流流速，微血管管徑，以及橫切面微血管密度進行定量化數字化，但由于二維成像無法取得深度信息，因此對于縱切面的微血管密度和微血管形狀進行分析，二維成像并不能滿足要求。這時就需要對成像設備進行改進，使其具有三維測量的能力，能夠對微血管進行三維測量以獲取深度信息，精確地對縱切面的微血管密度以及微血管形狀、微血管內皮細胞和血細胞等微血管超微結構進行數字化定量化。

發明內容

根據上述不足之處，本發明的目的在于提供一種掃描式人體微血管超微結構三維成像系統。