相關(guān)申請的交叉引用

本申請是于2012年3月5日提交的第13/394,261號美國申請的部分繼續(xù)申請且要求該美國申請的優(yōu)先權(quán)，第13/394,261號美國申請要求于2010年9月7日提交的pct/us2010/047949以及于2009年9月4日提交的第61/239,947號美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)及權(quán)益，這些申請的全部內(nèi)容通過引用全部并入本文中。

背景技術(shù)：

激光斑點(ls)成像是一種眾所周知的技術(shù)。通過對從目標散射的相干光線進行成像獲得激光斑點圖像。如果目標包括處于各種不同深度的散射體，則散射將依據(jù)來自各種散射體的各種路徑長度而引起原先相干光線相長地或相消地相加，導致圖像具有亮點和暗點，即斑點。如果散射體移動，則斑點圖案將改變。因此，激光斑點反差圖像將容易在散射體移動且抹去斑點圖案的區(qū)域中具有較低的反差度。激光斑點反差圖像可基于一個或多個原始激光斑點圖像來如此計算：

其中，i指示圖像的行，j指示圖像的列，n是原始激光斑點圖像被組合的數(shù)量，i表示獲得的原始激光斑點圖像的強度，s表示在時間上的若干圖像中的單個像素(i,j)或在單個圖像中的原始圖像附近的限制區(qū)域(i,j)，諸如[5像素×5像素]窗口，表示在單個圖像內(nèi)的s上或在n個圖像上的單個像素處計算的亮度i的標準偏差，μ表示在單個幀內(nèi)的s上或在n個圖像上的單個像素上計算的強度i的平均值，以及k(x,y)是ls圖像的像素(x,y)處計算出的激光斑點反差。

ls圖像可使用以下公式來用于計算血液流量：

其中，k是ls反差，t是圖像所需的曝光時間，以及l(fā)/τc是血流速度的指標。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

以下內(nèi)容展示了簡化發(fā)明內(nèi)容，以便提供本發(fā)明的一些方面的基本理解。該發(fā)明內(nèi)容不是本發(fā)明的寬范圍概述。該發(fā)明內(nèi)容不旨在確定本發(fā)明的關(guān)鍵/主要元素或描繪本發(fā)明的范圍。其唯一目的在于以簡化形式展示本發(fā)明的一些概念，作為稍后展示的更詳細描述的前奏。

用于多模激光斑點成像的系統(tǒng)可包括第一光源、第二光源、相機和處理器，其中第一光源放置成朝向目標發(fā)射激光，第二光源放置成朝向目標發(fā)射光，相機放置成接收從目標散射的光。處理器可編程為從至少一個相機接收由激光照明的目標的至少一個圖像、從由激光照明的目標的至少一個圖像獲得目標的激光斑點反差圖像、從至少一個相機接收由第二光源照明的目標的至少一個圖像、將激光斑點反差圖像分割成子部分、以及將由第二光源照明的目標的至少一個圖像分割成相同的子部分、通過將激光斑點反差圖像的每個子部分與由第二光源照明的目標的至少一個圖像組合并將該組合與一個或多個標準進行比較確定每個子部分是否包括某一類型的特征，以及將圖像的子部分中檢測的特征的類型和位置輸出。

附圖說明

為了更全面地理解本發(fā)明的本質(zhì)和期望目的，參考結(jié)合附圖進行的以下詳細描述，在附圖中相同的參考標號在整個若干視圖中指示相對應的部分。

圖1至圖3示出了進行本文所描述的技術(shù)的示例性系統(tǒng)。

圖4示出了用于從微靜脈區(qū)分微動脈的過程。

圖5示出了使用多重曝光的改進的血液流量估計的過程。

圖6示出了用于定量地描述脈管系統(tǒng)內(nèi)的血液流量的過程。

圖7示出了用于發(fā)現(xiàn)脈管邊緣的過程。

具體實施方式

用于多模激光斑點成像的系統(tǒng)可包括第一光源、第二光源、相機和處理器，其中第一光源放置成朝向目標發(fā)射激光，第二光源放置成朝向目標發(fā)射光，相機放置成接收從目標散射的光。處理器可編程為從至少一個相機接收由激光照明的目標的至少一個圖像、從由激光照明的目標的至少一個圖像獲得目標的激光斑點反差圖像(例如，根據(jù)公式1)、從至少一個相機接收由第二光源照明的目標的至少一個圖像、將激光斑點反差圖像分割成子部分、以及將由第二光源照明的目標的至少一個圖像分割成相同的子部分、通過將激光斑點反差圖像的每個子部分與由第二光源照明的目標的至少一個圖像組合并將該組合與一個或多個標準進行比較確定每個子部分是否包括某一類型的特征，以及將圖像的子部分中檢測的特征的類型和位置輸出。

目標可包括體內(nèi)脈管系統(tǒng)，包括但不限于腦部、眼部或皮膚脈管系統(tǒng)。在可替換的實施方式中，目標可包括位于人或動物身體的任何組織內(nèi)的脈管系統(tǒng)、單獨脈管或連接的脈管網(wǎng)絡(luò)。目標還可包括封閉管的系統(tǒng)，其中微粒材料流經(jīng)封閉管。例如，目標可以是人造血流經(jīng)其的塑料管、或者目標可以是細胞或微膠珠流經(jīng)其的微流通道。

處理器還可被編程為：基于目標的激光斑點反差圖像或者由第二光源照明的目標的至少一個圖像中的一個或二者，獲得特征遮蔽(mask)；以及在將激光斑點反差圖像分割成子部分之前，遮蔽激光斑點反差圖像和由第二光源照明的目標的至少一個圖像。獲得特征遮蔽可包括將目標的激光斑點反差圖像和由第二光源照明的目標的至少一個圖像與對應于脈管特征而預先選擇的標準進行比較。

可預先確定與組合進行比較的一個或多個標準以將動脈脈管和其中的血液流量與靜脈脈管和其中的血液流量區(qū)分開。將激光斑點反差圖像以及由第二光源照明的目標的圖像進行組合可包括數(shù)字減法，數(shù)字減法包括從由第二光源照明的目標的至少一個圖像中的值的數(shù)學函數(shù)的結(jié)果減去激光斑點反差圖像中的值的數(shù)學函數(shù)的結(jié)果。數(shù)學函數(shù)可以是多項式函數(shù)，其中圖像值均被乘以常數(shù)并升到指數(shù)次冪。

處理器還可被編程為：確定被遮蔽的激光斑點反差圖像中的特定位置處的血流速度；以及輸出血流速度和相應位置。

處理器還可被編程為：從相機接收在多個不同曝光時間處由激光照明的目標的多個圖像；以及通過由激光器照明的目標的多個圖像獲取多個激光斑點反差圖像，每個激光斑點反差圖像對應于不同的曝光時間。

第二光源可發(fā)射激光或非相干光，激光或非相干光可以具有與第一光源發(fā)射的激光不同的波長。

處理器還可被編程為：基于激光斑點反差圖像中的特征分析，計算和輸出在檢測的特征中的血液流量。

處理器還可被編程為計算和輸出該檢測的特征中的血液流量作為檢測的特征內(nèi)的位置的函數(shù)。

系統(tǒng)可通過組合具有多個曝光時間的目標的多個激光斑點反差圖像來獲得目標的激光斑點反差圖像。

系統(tǒng)可包括相機，相機具有使用互補金屬氧化物半導體(cmos)技術(shù)或電荷耦合裝置(ccd)技術(shù)制成的光檢測器或任何其它電子或非電子檢測器。系統(tǒng)可包括激光發(fā)光二極管、hene激光器、或任何其它程度的相干光光源。系統(tǒng)還可包括白光或彩色非相干光光源。

此外，系統(tǒng)可包括顯示模塊，該顯示模塊的功能在于所獲得的且處理的數(shù)據(jù)可供系統(tǒng)的用戶查看。顯示模塊的實施例包括但不限于計算機、打印機、電話或平板電腦裝置的屏幕。可使用一個或多個類似或不同的顯示模塊。

此外，系統(tǒng)可包括存儲模塊，該存儲模塊的功能在于存儲所獲得的且處理的數(shù)據(jù)供短期或長期使用。存儲模塊的實施例包括但不限于硬盤、固態(tài)盤和閃存。存儲模塊可通過諸如usb(通用串行總線)、火線、串行或并行ata以及以太網(wǎng)的有線接口或通過諸如藍牙、近場通訊(nfc)或互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的無線接口連接至系統(tǒng)。因此，存儲模塊可放置成物理靠近于系統(tǒng)的剩余部分或遠程地放置，例如在云存儲裝置和服務的情況下。可使用一個或多個類似的或不同的存儲模塊和服務。

處理器可被編程為利用邊緣檢測算法來計算目標中的動脈或靜脈血液流量的可顯示圖。處理器還可被編程以概略化(skeletonize)計算出的圖。概略化脈管圖通常涉及將一個像素厚的特征描繪與每個特征相關(guān)聯(lián)。

本文中描述的系統(tǒng)和方法可用于從微靜脈區(qū)分微動脈。由于通過微動脈的血液速度更高，所以在ls反差圖像中微動脈看起來比微靜脈更暗。因為微動脈攜帶氧化血液(給予它們亮紅色的外觀)，所以微動脈在白光(wl)反射圖像中也看起來比微靜脈更亮。因此，在一個實施方式中，在ls反差圖像中具有低于閾值的亮度并同時在wl反射圖像中具有高于另一閾值的亮度的脈管，可被識別為微動脈。在為了從背景分割(即，區(qū)分)脈管而進行比較之前，可進行涉及平滑和反差增強的圖像預處理。這種預處理可涉及許多不同可能的方法，包括高斯平滑、中值濾波、直方圖均衡化、凸紋(ridge)檢測、凸紋追蹤或區(qū)域生長方法。在微靜脈和微動脈之間的辨別可對于所有尺寸的血管來進行，這些血管是在人類或動物體的任何器官中從較大的動脈和靜脈到最小的微動脈和微靜脈。

本文中描述的系統(tǒng)和方法可用于確定在分支網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的單獨微脈管中的流量分布，潛在地在寬視場上。這可針對在視場中的任何脈管或任何分支點來進行，由此提供了在例如雙光子顯微術(shù)的較高分辨率掃描技術(shù)上的優(yōu)勢?？稍谒谐叽绲拿}管(從較大的微動脈和微靜脈到最小尺寸的毛細管)中獲得流量分布。脈管內(nèi)的流量分布的闡明提供了在區(qū)域血液流量成像技術(shù)上的優(yōu)勢。

本文中描述的系統(tǒng)和方法可改善激光斑點成像的準確性和動態(tài)范圍，以能夠使用多重曝光lsi來在縱向評估和不同主體上進行一致測量。在脈管改變(例如，超過幾天)的縱向評估中的lsi的使用受到損害，因為該技術(shù)由于實驗準備不同而容易受到誤差的影響。這種問題轉(zhuǎn)化為不能一致和可靠地將在不同患者中或在不同時間的相同患者中所觀察的流量聯(lián)系起來。在實驗室中，盡管有最佳標準化成果，諸如照明條件和動物準備的變量仍可能改變，即，在動物模型中對于腦脈管成像的準備經(jīng)受逐日的變化。這不利地影響著監(jiān)測同一動物多天的縱向流量研究。這里描述的修改的激光斑點成像方法基于多曝光記錄，該多曝光記錄對逐日的環(huán)境改變是魯棒的并且改善了在血液流量值的較寬范圍上流量測量的靈敏度。該方法涉及在多重曝光下的原始激光斑點成像的采集，并對它們一起如此處理以從一個曝光到另一個曝光提取斑點改變。這種度量對于逐日的改變是更為魯棒的，由此提供了更好的流量估計。

本文中描述的系統(tǒng)和方法可用于通過使用lsi的入射光的多重波長來區(qū)分表面下脈管。例如，當前，在例如偏頭痛的許多神經(jīng)系統(tǒng)科學研究中，在對腦膜脈管和皮層脈管的作用的理解中存在分歧。而且，待被成像的脈管的深度對使用任何光學形態(tài)產(chǎn)生的圖像都具有影響。因此，圖像僅能被精確到點。多重波長可用在當前方法中對深度的混淆效果去卷積。例如，有可能在綠色和紅色激光照明下順序地使用lsi來區(qū)分(腦部的)硬腦膜脈管和皮軟膜脈管。比較在不同波長下獲得的相對亮度，有可能將深度校正結(jié)合到該技術(shù)中。

本文中描述的系統(tǒng)和方法可實現(xiàn)在便攜式設(shè)備中，并且它們可在不約束主體的情況下使用。例如，激光斑點和關(guān)聯(lián)的計算可實現(xiàn)在使用超大規(guī)模集成(vlsi)或現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)技術(shù)的電子芯片上。傳統(tǒng)的激光斑點成像需要快速計算機的處理能力。當前的處理方法論可實現(xiàn)在vlsi或fpga芯片上或二者的組合上。成像系統(tǒng)的所有部件-照明、光學、圖像采集和圖像處理-可在集成設(shè)備中執(zhí)行。小型化和集成電路技術(shù)的發(fā)展有助于使這成為可能。光發(fā)射二極管(led)和激光二極管可用于在波長、穩(wěn)定性和功率輸出上具有卓越控制的小占位面積(footprint)封裝中。固態(tài)圖像傳感器被廣泛地應用于醫(yī)學和生物醫(yī)學領(lǐng)域中以用于診斷和研究成像。互補金屬氧化半導體(cmos)電路技術(shù)也已發(fā)展到有可能在硅上的圖像平面上實現(xiàn)圖像處理算法的階段點。

在圖1中所示的一個實施方式中，系統(tǒng)包括照明關(guān)注區(qū)域的至少一個激光光源和具有光學組件的白色或彩色光源、成像相同區(qū)域的相機采集系統(tǒng)和光學組件、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和對用戶示出提取信息的可能的顯示系統(tǒng)。

使用一個或兩個激光光源照明關(guān)注區(qū)域(例如，老鼠皮層上的變薄的頭骨區(qū)域)。所使用的典型激光為632nm波長的紅色hene氣體激光和532nm波長的綠色二極管泵浦固態(tài)(dpss)激光。白光源，例如dc供電的鹵素，被用于通過白光照明同一區(qū)域。通過包括透鏡、鏡、分束器、射束衰減器/擴散器和孔徑控制元件的布置的光學器件陣列，來自所有照明源的射束被引導到關(guān)注區(qū)域。圖1示出了一個這種布置。每個照明源由接通/關(guān)斷開關(guān)獨立地控制，該接通/關(guān)斷開關(guān)被用于選擇性地使每個源以任何希望的順序接通或關(guān)斷。

在這個實施方式中，使用相機系統(tǒng)來進行圖像采集。該優(yōu)選的實施方式使用具有6.7μm×6.7μm的像素尺寸(用于1：1放大)和快門控制的12位冷卻svgaccd相機?？墒褂霉鈱W器件組件來近似地放大關(guān)注區(qū)域并控制由相機系統(tǒng)收集的光所通過的有效孔徑。這種光學器件組件可包括具有孔徑控制、鏡和分束器的透鏡系統(tǒng)。因此，關(guān)注區(qū)域的圖像可通過可調(diào)定時快門被投影在相機傳感器上。在該優(yōu)選實施方式中，在每個類型的照明下按時間順序地采集同一區(qū)域的80個圖像的堆棧。在時間堆棧(time-stack)中的圖像數(shù)量是根據(jù)經(jīng)驗的，并且該優(yōu)選實施方式使用經(jīng)驗證明的最佳的80個圖像。在wl照明下滿足采集僅5個圖像的時間堆棧。

在這個實施方式中，使用計算機或微控制器或微處理器或等效電子電路來進行數(shù)據(jù)處理。采集的80個圖像的時間堆棧被存儲，并且可使用公式(1)來計算時間激光斑點(tls)圖像。將wl圖像一起求平均以獲得基本wl圖像。例如，可接著以本文中描述的任何數(shù)量的方式將這兩個圖像組合或協(xié)同處理，以對微動脈和微靜脈進行分類、按深度分類脈管、作出定量的流量測量等。例如，可電子地或以打印方式顯示該結(jié)果。在一些實施方式中，整個系統(tǒng)可集成到如圖2中所示的單個便攜式單元中。在一些實施方式中，整個系統(tǒng)可與如圖3中所示的外科顯微鏡相集成以用于臨床中的手術(shù)中使用。在一些實施方式中，該系統(tǒng)可被鏈接到數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)以能夠傳送和共享圖像和結(jié)果。該系統(tǒng)可使用波導或光纖光纜以允許重新布置照明或圖像采集系統(tǒng)。

一般地，當前系統(tǒng)和方法在成像脈管系統(tǒng)時擴展了lsi技術(shù)的能力。其將ls成像與另一種成像模態(tài)相組合，另一種成像模態(tài)例如是白色/彩色光反射成像或具有不同顏色激光的ls成像。

微動脈和微靜脈分類

如圖4中所示，當前系統(tǒng)和方法可用于區(qū)分動脈和靜脈(同樣微靜脈和微動脈)。通過對激光斑點反差圖像和第二光學模態(tài)中血管的相對亮度進行比較，在脈管系統(tǒng)之中識別微動脈。微動脈在ls圖像中顯得比其它脈管相對更暗，而在wl圖像中顯得比其它脈管相對更亮。該亮度差異根據(jù)的是在ls圖像上與背景組織相比較的脈管的亮度反差表示該脈管中的血液流量。因此，微動脈準許比微靜脈更高的通過微動脈的血液流量，微動脈顯得更加反差(或更暗)。然而，當用白光照明時，由于去氧化血液和氧化血液各自的光學屬性，所以微靜脈顯得更暗紅，而微動脈看起來更亮紅?？刹东@白光圖像作為實際血管的灰度圖像，并因此，靜脈顯得更暗而微動脈顯得更微弱。圖4示出了區(qū)分微動脈和微靜脈的方法。使用從像素數(shù)字減法到更復雜的濾光器范圍的許多數(shù)學運算之一來增強在激光斑點和血管的白光圖像上對應亮度中的這種差異。因此，該系統(tǒng)和方法使用ls反差圖像和在來自第二光源的光下獲得的圖像中的脈管的相對外觀以確定脈管的類型就是微動脈或微靜脈，該第二光源包括氧化血液和去氧化血液具有不同的光學屬性所處的一個或多個波長。

深度分類

當前系統(tǒng)和方法可用于區(qū)分表面脈管和表面下脈管(例如，腦部中的硬腦膜脈管相對皮軟膜脈管)。為實現(xiàn)此，可使用多光譜激光斑點成像。對在通過例如紅色(632nm)和綠色(532nm)的兩個不同波長的順序照明下采集的相同關(guān)注區(qū)域的ls圖像進行比較來識別表面脈管。綠色激光是較小穿透性的并且在得到的lsgreen圖像中僅顯露出硬腦膜脈管。紅色激光是較大穿透性的，并因此lsred圖像展現(xiàn)硬腦膜和皮軟膜脈管兩者。在不同波長下的這兩種ls圖像接下來一起被處理以獲得必要的劃分。對從硬腦膜下的脈管中區(qū)分硬腦膜脈管(或更一般地從表面下脈管中區(qū)分表面脈管)的詳細處理可以是從簡單的數(shù)字減法到訓練方法論的任何方法；在亮度域中識別函數(shù)，其在眾多圖像中識別了在lsgreen圖像中比其它脈管更暗的像素以及在lsred圖像中與其它脈管亮度近似相同的相同像素。這些像素對應于硬腦膜脈管。這種細化是基于需求的并且將取決于手頭的問題。當前的方法論是通用的-即在兩個或更多波長下使用激光斑點成像并比較如此獲得的圖像以從表面下脈管區(qū)分表面脈管。例如，在眼部，這將準許從脈絡(luò)膜脈管中區(qū)分視網(wǎng)膜脈管。可為不同的應用選擇不同的特定波長；紅色和綠色波長的穿透度對從皮軟膜脈管中提取硬腦膜脈管起著良好作用。因此，該系統(tǒng)和方法使用ls反差圖像和在來自第二光源的相干光線下獲得的第二ls方差圖像中的脈管的相對外觀，以確定基于位置類型的脈管處于同一組織或相鄰組織中兩個不同深度水平，其中該第二光源包括與來自第一源的光的波長不同的波長。

多重曝光激光斑點成像

如圖5中所示，在多重曝光下的圖像采集可用于產(chǎn)生改進的通過血管的流量估計。在每個曝光下的反差值攜帶關(guān)于曝光時通過血管的流量的信息?？刹杉煌钠毓?，并且可使用從一個曝光到另一曝光的反差變化的測量來闡明在像素處的流量值。該值對于逐日的和準備相關(guān)的改變是魯棒的，并因此對流量的縱向評估是有用的。這還有助于增加該技術(shù)能夠成像的流量的動態(tài)范圍。較低流量在較長曝光下用較高靈敏度成像。然而，在較長曝光中損失對較高流量的靈敏度，如亮度飽和。使用多重曝光可給予用戶長曝光和短曝光的益處。在該處理技術(shù)中使用的曝光次數(shù)的數(shù)量可以是多達2到10，超過這些數(shù)量邊際效用是低的。使用多曝光激光斑點成像還改善了在成像微脈管(直徑小于30μm的脈管)時的反差與噪聲比率，并因此可在成像這種微脈管時使用。血管生成是由脈管的重塑和生長特征化的一個條件，并因此是用于通過多曝光方案來成像的期望目標。

定量流量測量

當前系統(tǒng)和方法可用于使用圖6中所示的方法論在血管分支點處(即血液流量分布或組合的匯合處)推斷各種血管分支中的血液流量分布。可沿血管橫截面來為激光斑點反差值探查血管，按照公式2轉(zhuǎn)換為等價的1/τc值，并被分析和/或繪制為橫截面剖面。該所得的橫截面剖面指示脈管內(nèi)的血液流速并可用于估計經(jīng)過它的血液流量。次剖面可通過擬合通過1/τc值的橫截面剖面的多項式曲線來產(chǎn)生。血液流量可估計為主剖面或次剖面或主剖面和次剖面的組合下的面積。類似地，血液流量也可估計為通過繞脈管的軸線旋轉(zhuǎn)主剖面或次剖面或這兩個剖面的組合所獲得的旋轉(zhuǎn)表面下的體積。一旦對在匯合處的所有脈管估計流量，可將百分比分布或貢獻推斷為每個血液流量與在匯合處的最大血液流量的比率。例如，在一個父脈管分叉為兩個更小的子脈管的匯合處，每個子脈管中的流量可表示成父脈管中的流量的百分比?？稍诙鄠€匯合處進行流量的估計以推斷在相連接的脈管分支的整個網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)絡(luò)中的流量分布。流量計算和百分比流量估計的任何中間或最終結(jié)果可被輸出值顯示模塊，或存儲以用于通過存儲模塊的隨后使用。

可采用邊緣檢測方案來加亮如圖7中所示的如此確定的邊緣。亮度梯度被評估為一階導數(shù)并且這是用于識別微動脈的閾值。當從背景轉(zhuǎn)到微動脈時遇到陡峭的負邊緣，而當從微動脈轉(zhuǎn)到背景時遇到陡峭的正邊緣。雖然在從微靜脈轉(zhuǎn)到背景時可檢測到邊緣或反之亦然，設(shè)置適當?shù)拈撝祦頂[脫這種假陽性。值得注意的是，閾值的相同值應用于在其上已使用該方法的所有圖像，但用戶可保留改變這些閾值的靈活性。有時，甚至在微動脈(沿橫截面)內(nèi)像素間的梯度是陡峭的，并且導致內(nèi)部邊緣。通過考慮像素在兩側(cè)上不能具有絕對暗的像素來移除這種假陽性。

通過組合以上特征的一些，可從微靜脈的血液流量和口徑中區(qū)分(并由此單獨地評估)微動脈的血液流量和口徑，該比較有極大的希望早期診斷脈管或器官脈管(例如，腦脈管)紊亂。為實現(xiàn)此，一個或多個關(guān)注脈管可使用本發(fā)明中公開的系統(tǒng)和方法分類為動脈或靜脈(或者在脈管口徑較小的情況下等同地微動脈或微靜脈)；并且相同的一個或多個關(guān)注脈管中的流量也可使用本發(fā)明中公開的系統(tǒng)和方法來估計。因此，在一個或多個關(guān)注脈管中，可從靜脈流量區(qū)分動脈流量。類似地，通過使用本發(fā)明中公開的系統(tǒng)和方法的深度分類特征和流量估計特征二者，可區(qū)分不同深度處脈管中的血液流量。例如，可從腦皮層(其位于硬腦膜下方)的血液供給中區(qū)分硬腦膜(表面組織)的血液供給，由此在偏頭痛和其它神經(jīng)脈管研究中闡明更加精確的信息。另一實施例是視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜的脈管系統(tǒng)中的流量辨別。

該系統(tǒng)可并入小占位面積二極管、可選擇波長光發(fā)射二極管或激光二極管以用于照明。創(chuàng)新的光學設(shè)計減少了光學組件的數(shù)量和光學路徑的長度?？墒褂没パa金屬氧化半導體(cmos)圖像傳感器，或傳統(tǒng)的電荷耦合器件(ccd)來用于圖像采集。cmos成像器在對于高靈敏度、低噪聲成像的品質(zhì)上接近傳統(tǒng)應用的基于ccd的傳感器。除了緊湊和低功率，cmos成像器還提供了在相同晶片上并入集成電路作為圖像傳感器的能力。這對于系統(tǒng)在其自身的像面處添加了圖像處理功能。

這種系統(tǒng)在臨床和研究領(lǐng)域均具有優(yōu)勢。在臨床情況中，它可用于具有幾乎沒有或沒有建立的基本設(shè)施的場合。在研究情況中，當前系統(tǒng)和方法將使從醒著的和行動的動物模型中的長期成像實驗范圍成為可能。當今的成像技術(shù)由于它們要求麻痹或約束動物而受到限制，由此削減了可執(zhí)行的行為或縱向?qū)嶒灥姆秶?/p>

當前系統(tǒng)和方法在長期友好、最低限度侵入和成本效率中享有光學成像的優(yōu)勢。因為由移動的紅色血液細胞提供激光斑點成像的反差，所以不需要外部染色。

以上描述的特征可在眾多生物醫(yī)學應用中單獨或組合采用。這些應用包括診斷以及手術(shù)中或手術(shù)后監(jiān)測。研究平臺和動物模型也可以從當前系統(tǒng)和方法中受益。微動脈到微靜脈的直徑以及流率在例如糖尿病或高血壓視網(wǎng)膜病的情況中是有價值的診斷和/或預測線索。當前系統(tǒng)和方法可產(chǎn)生這種信息，并可能在這些情況中指定早期風險或晚期狀態(tài)或病人進展時是有用的。當前系統(tǒng)和方法還可有助于外科醫(yī)生識別和量化例如微動脈、動脈瘤和動靜脈畸形的脈管結(jié)構(gòu)的流量和直徑。進一步，這可在手術(shù)前、手術(shù)中和手術(shù)后進行以評估風險和功效。當前系統(tǒng)和方法可應用在改變的脈管直徑或流量的任何情形中，該改變的脈管直徑或流量可能在動脈或靜脈之間或表面和表面下脈管系統(tǒng)之間不同。成像技術(shù)的目標是血管并且這些成像的血管可以是任何組織/器官的一部分，包括但不限于腦部、眼部和皮膚。成像的血管可以是正常(健康)或不正常(如在疾病或紊亂的情況中)。不正常的脈管發(fā)生在包括但不限于中風、糖尿病或高血壓視網(wǎng)膜病、動脈瘤、動靜脈畸形、脈絡(luò)膜、視網(wǎng)膜和角膜血管再生以及一些皮膚疾病的情況中。該成像的血管也可是新長出的脈管，例如在腫瘤或傷口治愈的情況中。該成像的血管也可以是外科上改變的，例如剪除的動脈瘤或在治療腦基底異常血管網(wǎng)(moyamoya)疾病的情況中的外科移植。

各種實施方式的特征可加以必要的變更而相互組合和交換。應認為本發(fā)明的方法和系統(tǒng)將通過上文描述來理解，并且將顯而易見的是可在不偏離本發(fā)明的精神和范圍或犧牲其材料優(yōu)勢的全部的情況下對形式或其制造進行各種改變，該形式在上文中僅作為本發(fā)明的優(yōu)選或示例性實施方式來描述。