[發明專利]活體組織微循環代謝動態測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201710911054.7
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107773217B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 李晨曦;陳文亮;徐可欣
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/1455
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種活體組織微循環代謝動態測量裝置，其特征在于：所述測量裝置包括多個波長的低相干光源、擴束及貝塞爾變換透鏡組、顯微成像透鏡組、高速CCD相機、控制電路以及計算機；

在檢測過程中，低相干光源發出的光經過擴束及貝塞爾變換透鏡組后照射到樣品，顯微成像透鏡組將原始散斑圖像成像到高速CCD相機成像面實現多幀原始散斑圖像的圖像數據的采集，控制電路通過TTL信號控制低相干光源開關，同時給高速CCD相機觸發信號，以進行光源切換以及高速CCD相機數據采集的同步觸發，并將圖像數據傳輸到計算機，所述計算機用于對所述多幀原始散斑圖像的圖像數據進行特征矩陣分解及濾波而得到動態散斑信號圖像以及內源性吸收信號圖像；

所述測量裝置能夠執行以下活體組織微循環代謝動態測量方法，包括：

（1）利用所述活體組織微循環代謝動態測量裝置采集多幀原始散斑圖像，并對所述多幀原始散斑圖像的圖像數據進行特征矩陣分解及濾波，完成對微循環中紅細胞進行動態散斑數據及不同波長下的內源性吸收信號測量；

（2）對步驟（1）中獲取的動態散斑數據，利用特征矩陣濾波算法以及短時互相關算法分析獲取紅細胞運動軌跡及速率；

（3）根據步驟（1）中獲取的不同波長下的內源性吸收信號計算血氧代謝參數，所述血氧代謝參數包括含氧血紅蛋白濃度、去氧血紅蛋白濃度以及血氧飽和度；

（4）依據步驟（2）中得到的紅細胞運動軌跡及速率和步驟（3）得到的血氧代謝參數進行圖像信息融合，實現微循環代謝動態監測，具體包括：識別圖像中的紅細胞運動特征；根據紅細胞運動方向及速率劃分網格，分別在劃定網格中對紅細胞運動速率及血氧代謝參數進行融合；計算動態血氧消耗率。

2.根據權利要求1所述的活體組織微循環代謝動態測量裝置，其特征在于：所述測量裝置采用貝塞爾照明方式，將入射到生物組織的照明光經過準直鏡及錐透鏡后變換為貝塞爾光束形式。

3.根據權利要求1所述的活體組織微循環代謝動態測量裝置，其特征在于：所述測量裝置還包括反射鏡和樣品架。

4.一種活體組織微循環代謝動態測量方法，其特征在于：所述方法包括：

（1）利用權利要求1所述的活體組織微循環代謝動態測量裝置采集多幀原始散斑圖像，并對所述多幀原始散斑圖像的圖像數據進行特征矩陣分解及濾波，完成對微循環中紅細胞進行動態散斑數據及不同波長下的內源性吸收信號測量；

（2）對步驟（1）中獲取的動態散斑數據，利用特征矩陣濾波算法以及短時互相關算法分析獲取紅細胞運動軌跡及速率；

（3）根據步驟（1）中獲取的不同波長下的內源性吸收信號計算血氧代謝參數，所述血氧代謝參數包括含氧血紅蛋白濃度、去氧血紅蛋白濃度以及血氧飽和度；

（4）依據步驟（2）中得到的紅細胞運動軌跡及速率和步驟（3）得到的血氧代謝參數進行圖像信息融合，實現微循環代謝動態監測，具體包括：識別圖像中的紅細胞運動特征；根據紅細胞運動方向及速率劃分網格，分別在劃定網格中對紅細胞運動速率及血氧代謝參數進行融合；計算動態血氧消耗率。

5.根據權利要求4所述的活體組織微循環代謝動態測量方法，其特征在于：步驟（1）中所述的動態散斑數據及不同波長下的內源性吸收信號測量是對生物組織動態散斑的時間-空間分布進行特征矩陣分解與濾波處理，分離血液流動造成的動態散斑信號與靜態散射信號。

6.根據權利要求4所述的活體組織微循環代謝動態測量方法，其特征在于：所述步驟（2）包括如下子步驟：識別動態散斑信號特征，得到紅細胞運動特征峰；高斯線型擬合；對微血管中兩個相鄰位置的動態散斑信號進行短時互相關處理，得到紅細胞渡越時間，根據兩點間相對距離，計算得到紅細胞速度。