專利名稱：一種表層血管顯示方法和儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光譜成像儀器領(lǐng)域，涉及一種表層血管顯示方法和儀器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有醫(yī)療機構(gòu)，靜脈注射的血管都是靠醫(yī)護人員通過目視來查找。手臂靜脈注射主要靠手臂上端的捆扎使靜脈血管充盈來幫助發(fā)現(xiàn)血管。但對于體胖人員、很多兒童和一些成人患者靜脈注射困難是一個重要的臨床問題。臨床研究表明約有50%在6歲以下的兒童很難查找靜脈。在一些手術(shù)過程中，偶爾也會出現(xiàn)醫(yī)務(wù)人員誤傷到病人的動脈血管而引起病人大出血甚至死亡。近紅外光是能穿透皮膚組織最深的的光波，最深能達數(shù)十毫米。另一方面，動脈血液，靜脈血液和皮膚對光的吸收在不同的波長是不同的，即所謂的光譜吸收不同。圖1是動脈血液里的含氧血紅蛋白(OxyHt) 2，靜脈中的去氧血紅蛋白(DeoxyHt) 1以及水3在近紅外波段的吸收光譜圖?？梢钥闯鰟用}血液里的含氧血紅蛋白，靜脈中的去氧血紅蛋白在 760nm,800nm,850nm波長的吸收是不同的。在760nm處動脈血液里的含氧血紅蛋白比靜脈中的去氧血紅蛋白吸收要小；但到了 850nm波長處，情況反過來了，動脈血液里的含氧血紅蛋白比靜脈中的去氧血紅蛋白吸收要大；而在這些波段，皮膚里的水對光的吸收相對小的多。因此若能收集皮下組織對光的吸收光譜圖像就有可能識別出皮下的靜脈和動脈血管。從皮膚返回光的90%為皮膚表面反射光，不包含組織內(nèi)部圖像信息，對成像系統(tǒng)來說是背景噪音，降低了血管圖像的對比度，但這部分光保持了其偏振性，我們通過在LED 光源前面和攝像機鏡頭前的一對正交偏振片擋住了樣品表面反射光，使之不參與成像。而返回光的約10%為入射到樣品內(nèi)部經(jīng)散射、反射后返回的光，攜帶了大量組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的信息，這些光線在組織內(nèi)部發(fā)生復(fù)散射退偏，因此能夠通過正交的偏正片被攝像機檢測成像。利用Monte-Carlo方法模擬我們可以計算出，對于線偏振光，隨著散射次數(shù)的增加，背向散射光的偏振度下降很快，其偏振度主要來自于散射次數(shù)小于10次的光子，即線偏振光要產(chǎn)生明顯的退偏效果至少需要10次散射作用。這樣只有在介質(zhì)內(nèi)相對較深處(> 10次單散射的長度)發(fā)生的復(fù)散射，才會發(fā)生明顯退偏現(xiàn)象，這些退偏后的光形成了介質(zhì)內(nèi)部的一個虛擬光源，照明了皮下血管等光吸收物體。因此正交偏振片的設(shè)置不僅擋住了皮膚表面反射光，更增強了皮下深部血管的圖像?，F(xiàn)有技術(shù)中存在如下缺陷在一些手術(shù)過程中，在有些患者很難找到靜脈的前提下，醫(yī)務(wù)人員誤傷到病人的動脈血管而引起病人大出血甚至死亡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種表層血管顯示方法和儀器。通過應(yīng)用本發(fā)明，使醫(yī)務(wù)人員在進行靜脈注射和手術(shù)操作中，將病人的血管圖像精確地、無畸變地投影到病人的皮膚，并以不同的顏色標記靜脈、動脈和皮膚組織，指導(dǎo)醫(yī)護進行靜脈注射和手術(shù)操作。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種表層血管的顯示方法，包括LED光源分別發(fā)射兩種波長的近紅外光；所述LED光源由中心波長分別為760nm 和850nm的兩種LED燈組成；所述近紅外光經(jīng)過偏振處理后得到線偏振光，并照射到人體皮膚表面；人體皮下組織血管復(fù)散射所述線偏振光得到退偏的近紅外光；對所述退偏的近紅外光再次進行偏振處理，得到偏振后的退偏近紅外光；攝像機分別拍攝兩種波長的所述偏振后的退偏近紅外光，并生成兩種血管圖像；所述攝像機將所述兩種血管圖像經(jīng)信號處理電子處理后發(fā)送到投影儀；投影儀放映所述血管圖像，并投影到患者皮膚上。另一方面，本發(fā)明還提供一種表層血管顯示儀器，包括LED光源4，用于分別發(fā)射兩種波長的近紅外光；偏振片3，置于所述LED光源的下方，用于對近紅外光進行偏振處理后得到線偏振光，并照射到人體皮膚表面；偏振片6，置于所述LED光源的上方，并與所述偏振片3成正交放置，用于對經(jīng)人體皮下組織血管復(fù)散射所述線偏振光得到退偏的近紅外光再次進行偏振處理，得到偏振后的退偏近紅外光；攝像機7，置于偏振片6的上方，用于分別拍攝兩種波長的所述偏振后的退偏近紅外光，并生成兩種血管圖像； 信號處理電子8，分別于LED光源和攝像機7相連接，用于接收所述兩種血管圖像， 并對所述圖像處理；投影儀9，與信號處理電子相連接，用于接收處理后的所述血管圖像，并放映所述血管圖像；長波通濾光片5，置于所述偏振片6與所述LED光源4之間，并呈45°角傾斜，用于反射所述血管圖像，并使所述血管圖像投影到患者皮膚上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、使醫(yī)務(wù)人員在進行靜脈注射和手術(shù)操作中，將病人的血管圖像精確地、無畸變地投影到病人的皮膚，并以不同的顏色標記靜脈、動脈和皮膚組織，指導(dǎo)醫(yī)護進行靜脈注射和手術(shù)操作。2、將病人的血管圖像精確地、無畸變地投影到病人的皮膚，而不必因為扭頭去看熒光屏，從而方便了醫(yī)務(wù)人員的操作。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中為含氧血紅蛋白，去氧血紅蛋白以及水在近紅外波段的吸收光譜圖；圖2示出了本發(fā)明實施例一種表層血管的顯示方法流程圖3示出了本發(fā)明表層血管顯示儀器中LED光源的配置示意圖；圖4示出了本發(fā)明實施例一種表層血管顯示儀器的原理框圖；圖5示出了本發(fā)明表層血管顯示儀器的側(cè)面圖；圖6示出了本發(fā)明表層血管顯示儀器的正面圖；圖7示出了本發(fā)明表層血管顯示儀器的另一個實施例側(cè)面圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，需要指出的是，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例提供一種表層血管的顯示方法，如圖2所示，包括步驟S201、LED光源分別發(fā)射兩種波長的近紅外光。LED光源發(fā)出兩種特定波長的近紅外光，所述LED光源由中心波長分別為760nm和 850nm的兩種LED燈組成，所述兩種LED燈間隔放置。如1，3，5，7...放置760nm的LED燈， 則2，4，6，8...放置850nm的LED燈，反過來亦可。如圖3所示。步驟S202、所述近紅外光經(jīng)過偏振處理后得到線偏振光，并照射到人體皮膚表面。所述近兩種近紅外光經(jīng)過偏振片的偏振處理后得到線偏振光，再經(jīng)散射變成均勻的光照射在人體皮膚表面。步驟S203、人體皮下組織血管復(fù)散射所述線偏振光得到退偏的近紅外光；一部分線偏振光經(jīng)皮膚表面直接反射，直接反射的光偏振方向不變；另一部分光透過皮膚進入皮下組織，被皮下組織和血管散射和吸收，背散射的光偏振方向會發(fā)生一定的偏轉(zhuǎn)。毛玻璃，偏振片和LED光源被做成環(huán)形，長波通濾光片會透過近紅外光，反射可見光。這樣反射和散射的近紅外光會穿過毛玻璃，偏振片和LED光源中的空洞到達另一偏振片。步驟S204、對所述退偏的近紅外光再次進行偏振處理，得到偏振后的退偏近紅外光。兩個偏振片呈正交放置，因此在皮膚表面直接反射的光線將無法透過另一偏正片，而被皮下組織和血管散射的紅外光能部分透過另一偏振片得到得到偏振后的退偏近紅外光。步驟S205、攝像機分別拍攝兩種波長的所述偏振后的退偏近紅外光，并生成兩種
血管圖像。步驟S206、攝像機將兩種血管圖像經(jīng)信號處理電子處理后發(fā)送到投影儀。攝像機拍攝的圖像經(jīng)信號處理電子處理，縮放，平移后發(fā)送到投影儀。步驟S207、投影儀放映所述血管圖像，并投影到患者皮膚上。在本實施例中投影儀我們選用了微型投影儀，如TI公司的PICO投影儀。投影儀放映出血管圖像，因長波通濾光片會反射波長較短的可見光，因此血管圖像被投影到患者的皮膚上。攝像機和投影儀的鏡頭選用同一種鏡頭，以使二者的放大倍數(shù)和像差相近，余下的差異者通過信號處理電子縮放平移，使校正后投影到患者皮膚上的血管圖像和實際血管精確重合。具體地，在控制板的控制下先開760nm的LED燈，關(guān)閉850nm的LED燈，拍攝一幅圖像，將此圖像作為投影儀顯示圖像的綠色分量；然后關(guān)閉760nm的LED燈，打開850nm的 LED燈，拍攝一幅圖像，將此圖像和前一幅圖像相除，適當處理后將它作為投影儀顯示圖像的紅色分量，合成后投影在皮膚上；如此反復(fù)。這樣投影在皮膚上將是一幅動態(tài)實時的血管圖像，皮膚呈綠色，靜脈血管呈黑色，動脈血管呈現(xiàn)暗紅色。圖4為本發(fā)明實施例一種表層血管顯示方法的原理框圖。通過應(yīng)用本發(fā)明，使醫(yī)務(wù)人員在進行靜脈注射和手術(shù)操作中，將病人的血管圖像精確地、無畸變地投影到病人的皮膚，并以不同的顏色標記靜脈、動脈和皮膚組織，指導(dǎo)醫(yī)護進行靜脈注射和手術(shù)操作。本發(fā)明實施例二提供了一種表層血管的顯示方法，和上一實施例不同的地方是攝像機和投影儀交換了相對位置，因此長波通濾光片也就換成了短波通濾光片。其方法和實施例一中所述的方法類似，在此不再贅述。本發(fā)明實施例三提供一種表層血管顯示儀器，如圖5所示，包括LED光源4，用于分別發(fā)射兩種波長的近紅外光；所述LED光源由中心波長分別為 760nm及850nm的兩種LED燈組成，所述兩種LED燈間隔放置。偏振片3，置于所述LED光源的下方，用于對近紅外光進行偏振處理后得到線偏振光，并照射到人體皮膚表面。偏振片6，置于所述LED光源的上方，并與所述偏振片3成正交放置，用于對經(jīng)人體皮下組織血管復(fù)散射所述線偏振光得到退偏的近紅外光再次進行偏振處理，得到偏振后的退偏近紅外光。；攝像機7，置于偏振片6的上方，用于分別拍攝兩種波長的所述偏振后的退偏近紅外光，并生成兩種血管圖像。如圖6所示，它反映了 LED光源的配置機攝像機鏡頭的位置。信號處理電子8，分別于LED光源和攝像機7相連接，用于接收所述兩種血管圖像， 并對所述圖像處理。投影儀9，與信號處理電子相連接，用于接收處理后的所述血管圖像，并放映所述血管圖像。長波通濾光片5，置于所述偏振片6與所述LED光源4之間，并呈45°角傾斜，用于反射所述血管圖像，并使所述血管圖像投影到患者皮膚上。還包括毛玻璃2，置于所述偏振片3的下方，并同所述偏振片3和所述LED光源4 一起被做成環(huán)形，用于將所述線偏振光變成均勻的近紅外光照射到人體皮膚表面。通過應(yīng)用本發(fā)明，使醫(yī)務(wù)人員在進行靜脈注射和手術(shù)操作中，將病人的血管圖像精確地、無畸變地投影到病人的皮膚，并以不同的顏色標記靜脈、動脈和皮膚組織，指導(dǎo)醫(yī)護進行靜脈注射和手術(shù)操作。本發(fā)明實施例四還提供一種表層血管顯示儀器，如圖7所示，和上一實施例不同的地方是攝像機7和投影儀9交換了相對位置，因此長波通濾光片也就換成了短波通濾光片5。通過應(yīng)用本發(fā)明，使醫(yī)務(wù)人員在進行靜脈注射和手術(shù)操作中，將病人的血管圖像精確地、無畸變地投影到病人的皮膚，并以不同的顏色標記靜脈、動脈和皮膚組織，指導(dǎo)醫(yī)護進行靜脈注射和手術(shù)操作。 以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種表層血管的顯示方法，其特征在于，包括LED光源分別發(fā)射兩種波長的近紅外光；所述LED光源由中心波長分別為760nm和 850nm的兩種LED燈組成；所述近紅外光經(jīng)過偏振處理后得到線偏振光，并照射到人體皮膚表面； 人體皮下組織血管復(fù)散射所述線偏振光得到退偏的近紅外光； 對所述退偏的近紅外光再次進行偏振處理，得到偏振后的退偏近紅外光； 攝像機分別拍攝兩種波長的所述偏振后的退偏近紅外光，并生成兩種血管圖像； 所述攝像機將所述兩種血管圖像經(jīng)信號處理電子處理后發(fā)送到投影儀； 投影儀放映所述血管圖像，并投影到患者皮膚上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述近紅外光經(jīng)過偏振處理后得到線偏振光之后，還包括所述線偏振光經(jīng)散射變成均勻的線偏振光照射到人體皮膚表面。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在對所述退偏的近紅外光再次進行偏振處理，得到偏振后的退偏近紅外光之前，還包括部分可見光通過長波通濾光片反射。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述攝像機分別拍攝兩種波長的所述偏振后的退偏近紅外光，生成兩種血管圖像并發(fā)送到投影儀，具體為在控制板的控制下先開 760nm的LED燈，關(guān)閉850nm的LED燈，拍攝一幅圖像，將此圖像作為投影儀顯示圖像的綠色分量；然后關(guān)閉760nm的LED燈，打開850nm的LED燈，拍攝一幅圖像，將此圖像和前一幅圖像相除，適當處理后將它作為投影儀顯示圖像的紅色分量，合成后投影在皮膚上；如此反復(fù)，這樣投影在皮膚上是一幅動態(tài)實時的血管圖像，皮膚呈綠色，靜脈血管呈黑色，動脈血管呈現(xiàn)暗紅色。
5.一種表層血管的顯示儀器，其特征在于，包括 LED光源4，用于分別發(fā)射兩種波長的近紅外光；偏振片3，置于所述LED光源的下方，用于對近紅外光進行偏振處理后得到線偏振光， 并照射到人體皮膚表面；偏振片6，置于所述LED光源的上方，并與所述偏振片3成正交放置，用于對經(jīng)人體皮下組織血管復(fù)散射所述線偏振光得到退偏的近紅外光再次進行偏振處理，得到偏振后的退偏近紅外光；攝像機7，置于偏振片6的上方，用于分別拍攝兩種波長的所述偏振后的退偏近紅外光，并生成兩種血管圖像；信號處理電子8，分別于LED光源和攝像機7相連接，用于接收所述兩種血管圖像，并對所述圖像處理；投影儀9，與信號處理電子相連接，用于接收處理后的所述血管圖像，并放映所述血管圖像；長波通濾光片5，置于所述偏振片6與所述LED光源4之間，并呈45°角傾斜，用于反射所述血管圖像，并使所述血管圖像投影到患者皮膚上。
6.如權(quán)利要求5所述的儀器，其特征在于，還包括毛玻璃2，置于所述偏振片3的下方，并同所述偏振片3和所述LED光源4 一起被做成環(huán)形，用于將所述線偏振光變成均勻的近紅外光照射到人體皮膚表面。
7.如權(quán)利要求5所述的儀器，其特征在于，包括所述LED光源由中心波長分別為760nm及850nm的兩種LED燈組成，所述兩種LED燈間隔放置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種表層血管的顯示方法，包括LED光源分別發(fā)射兩種波長的近紅外光；所述近紅外光經(jīng)過偏振處理后得到線偏振光，并照射到人體皮膚表面；人體皮下組織血管復(fù)散射所述線偏振光得到退偏的近紅外光；對所述退偏的近紅外光再次進行偏振處理，得到偏振后的退偏近紅外光；攝像機分別拍攝兩種波長的所述偏振后的退偏近紅外光，并生成兩種血管圖像；攝像機將兩種血管圖像經(jīng)信號處理電子處理后發(fā)送到投影儀；投影儀放映所述血管圖像，并投影到患者皮膚上。具有如下有益效果將病人的血管圖像精確地、無畸變地投影到病人的皮膚，并以不同的顏色標記靜脈、動脈和皮膚組織，指導(dǎo)醫(yī)護進行靜脈注射和手術(shù)操作。
文檔編號A61B5/103GK102415886SQ20111026694
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者張澤蘭, 曾莉婭 申請人:武漢呵爾醫(yī)療科技發(fā)展有限公司