本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

微循環(huán)是指微動(dòng)脈與微靜脈之間的血液循環(huán)，是人體循環(huán)系統(tǒng)中最基層的結(jié)構(gòu)和功能單元，也是人體血液與各組織、細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)交換的途徑。人體的每個(gè)器官和組織細(xì)胞主要由微循環(huán)提供氧氣、養(yǎng)料和輸送能量，排出二氧化碳以及代謝廢物。而紅細(xì)胞是血液中數(shù)量最多的細(xì)胞，占血細(xì)胞總數(shù)的99％，作為人體體內(nèi)通過血液輸送氧氣的主要媒介，因而，紅細(xì)胞多個(gè)參數(shù)的檢測(cè)對(duì)判斷人體體內(nèi)組織的健康狀況及疾病的治療有著重要的指導(dǎo)和輔助作用。

很多重癥患者在接收長(zhǎng)期治療時(shí)，由于血液循環(huán)功能有所下降，且手指腳趾長(zhǎng)期無法活動(dòng)，使得患者的肢端供血不足，如果處理不及時(shí)將引起組織壞死。然而在現(xiàn)有技術(shù)中，一般的光學(xué)成像技術(shù)無法對(duì)甲襞區(qū)域以外的微循環(huán)進(jìn)行成像，且有些光學(xué)成像系統(tǒng)用途單一，如激光散斑成像系統(tǒng)，雖能反映大視場(chǎng)的微循環(huán)血液流動(dòng)性，但對(duì)紅細(xì)胞濃度變化的檢測(cè)并不敏感，在臨床檢測(cè)中的作用十分有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)方法及裝置，能通過單個(gè)成像系統(tǒng)同時(shí)檢測(cè)肢端微循環(huán)的血流速度及紅細(xì)胞濃度，且能在非接觸的情況下檢測(cè)甲襞區(qū)域以外的肢端組織，操作簡(jiǎn)單。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)方法，包括：

啟動(dòng)雙波長(zhǎng)激光系統(tǒng)以發(fā)出具有相同偏振方向的第一線偏振激光以及第二線偏振激光；其中，所述第一線偏振激光的波長(zhǎng)在紅光或近紅光波段范圍內(nèi)，所述第二線偏振激光的波長(zhǎng)在綠光波段范圍內(nèi)；

將所述第一線偏振激光與所述第二線偏振激光垂直照射到被測(cè)組織；

收集從所述被測(cè)組織表面反射回來的光線和所述被測(cè)組織內(nèi)部經(jīng)過多次散射后返回的光線，并濾除從所述被測(cè)組織表面反射回來的光線，得到被測(cè)組織的第一成像；

根據(jù)所述第一線偏振激光與所述第二線偏振激光的波長(zhǎng)，將所述第一成像分離出第一通道成像與第二通道成像；其中，所述第一通道成像是由所述第一線偏振激光照射所述被測(cè)組織得到的，所述第二通道成像是由所述第二線偏振激光照射所述被測(cè)組織得到的；

分別對(duì)所述第一通道成像與所述第二通道成像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，獲取所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)與所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)；

對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)或所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理以獲得表征所述被測(cè)組織的血流速度的二維血流圖，以及對(duì)同一時(shí)刻采集的所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理以獲得表征所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)或所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理以獲得表征所述被測(cè)組織的血流速度的二維血流圖，具體為：

利用n*n大小的滑動(dòng)窗，根據(jù)公式(ⅰ)對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)或所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行遍歷，得到每一滑動(dòng)窗內(nèi)像素灰度集的空間統(tǒng)計(jì)量k，

其中，n為滑動(dòng)窗一邊長(zhǎng)的像素個(gè)數(shù)，ii為滑動(dòng)窗內(nèi)第i個(gè)像素的灰度值，為滑動(dòng)窗內(nèi)所有像素的平均灰度值；

根據(jù)公式(ⅱ)計(jì)算每一滑動(dòng)窗內(nèi)中心像素的血流值v(x,y)，

v(x,y)＝b/k²(x,y)(ⅱ)

其中，b為校準(zhǔn)系數(shù)，x、y分別代表該像素在圖像中的坐標(biāo)；

以每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的血流值v(x,y)為灰度，構(gòu)建所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)或所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的二維血流圖，即獲得表征所述被測(cè)組織的血流速度的二維血流圖。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述方法還包括：根據(jù)每一幀的所述二維血流圖中每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的血流值v(x,y)，計(jì)算出該幀二維血流圖的平均血流值，并根據(jù)所述每一幀的時(shí)間順序得出所述被測(cè)組織的平均血流值變化趨勢(shì)線。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述對(duì)同一時(shí)刻采集的所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理以獲得表征所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖，具體為：

對(duì)同一時(shí)刻采集的所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)根據(jù)公式(ⅲ)進(jìn)行差分運(yùn)算，得到第一組織活力指數(shù)m，

其中，mred、mgreen分別為所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的矩陣和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的矩陣，k為紅細(xì)胞對(duì)所述第一線偏振激光與所述第二線偏振激光的吸收差異系數(shù)，kgain為系統(tǒng)常數(shù)；

對(duì)所述第一組織活力指數(shù)m根據(jù)公式(ⅳ)進(jìn)行線性修正，得到第二組織活力指數(shù)tivi，

tivi＝me^-p*m(ⅳ)

其中，p為經(jīng)驗(yàn)因子；

根據(jù)所述第二組織活力指數(shù)tivi得到表征所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述第二組織活力指數(shù)tivi得到表征所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖，具體為：

根據(jù)所述第二組織活力指數(shù)tivi得到所述被測(cè)組織的第二成像，對(duì)所述第二成像進(jìn)行偽彩色編碼后，得到表征所述被測(cè)組織紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述方法還包括：根據(jù)每一幀的所述組織活力指數(shù)圖對(duì)應(yīng)的第二組織活力指數(shù)tivi，計(jì)算出該幀組織活力指數(shù)圖的紅細(xì)胞濃度平均值，并根據(jù)所述每一幀的時(shí)間順序得出所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度平均值變化趨勢(shì)線。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述方法還包括：對(duì)于一組織區(qū)域m,分別計(jì)算在不同時(shí)刻t0與t1的所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值，并通過方程式(ⅴ)計(jì)算出所述被測(cè)組織的氧合血紅蛋白的濃度變化量δcoh以及還原血紅蛋白的濃度變化量δcdoh，

其中，i(m,λred,t1)、i(m,λred,t0)、i(m,λgreen,t1)、i(m,λgreen,t0)分別為在t1與t0時(shí)刻所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)及所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值，εoh(red)、εoh(green)、εdoh(red)、εdoh(green)分別為氧合血紅蛋白與還原血紅蛋白對(duì)所述第一線偏振激光的消光系數(shù)及所述第二線偏振激光的消光系數(shù)。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述方法還包括：根據(jù)時(shí)間順序分別對(duì)所述被測(cè)組織的氧合血紅蛋白的濃度變化量δcoh以及還原血紅蛋白的濃度變化量δcdoh進(jìn)行排序，得到所述被測(cè)組織的血氧濃度變化趨勢(shì)線。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述方法還包括：計(jì)算所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值，并根據(jù)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值計(jì)算出所述被測(cè)組織的脈搏血氧飽和度。

為了實(shí)現(xiàn)相同的目的，本發(fā)明另一方面提供了一種微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)裝置，包括：雙波長(zhǎng)激光系統(tǒng)、光學(xué)成像探頭、檢偏器、分光鏡、成像接收系統(tǒng)以及信號(hào)處理器；

所述雙波長(zhǎng)激光系統(tǒng)用于發(fā)出具有相同偏振方向的第一線偏振激光以及第二線偏振激光，所述第一線偏振激光的波長(zhǎng)在紅光或近紅光波段范圍內(nèi)，所述第二線偏振激光的波長(zhǎng)在綠光波段范圍內(nèi)；并將所述第一線偏振激光與所述第二線偏振激光垂直照射到被測(cè)組織；

所述光學(xué)成像探頭用于收集從所述被測(cè)組織表面反射回來的光線和所述被測(cè)組織內(nèi)部經(jīng)過多次散射后返回的光線，并傳輸至所述檢偏器；

所述檢偏器的偏振方向與所述第一線偏振激光及所述第二線偏振激光的偏振方向相互垂直，用于濾除從所述被測(cè)組織表面反射回來的光線，得到被測(cè)組織的第一成像，并將所述第一成像傳輸至所述分光鏡；

所述分光鏡用于根據(jù)所述第一線偏振激光與所述第二線偏振激光的波長(zhǎng)，將所述第一成像分離出第一通道成像與第二通道成像；其中，所述第一通道成像是由所述第一線偏振激光照射所述被測(cè)組織得到的，所述第二通道成像是由所述第二線偏振激光照射所述被測(cè)組織得到的，并分別將所述第一通道成像與所述第二通道成像傳輸至所述成像接收系統(tǒng)；

所述成像接收系統(tǒng)包括兩個(gè)相同的成像接收器，兩個(gè)相同的所述成像接收器分別用于對(duì)所述第一通道成像與所述第二通道成像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，獲取所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)與所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)，并將所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)以及所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)傳輸至所述信號(hào)處理器；

所述信號(hào)處理器用于執(zhí)行所述微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)方法，對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理以得到表征所述被測(cè)組織的血流速度的二維血流圖以及表征所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于：本發(fā)明提供了一種微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)方法及裝置，利用兩種不同波長(zhǎng)的線偏振激光作為照射光源，對(duì)被測(cè)組織進(jìn)行照射，并收集被測(cè)組織內(nèi)部散射回來的光線，再根據(jù)激光光源的波長(zhǎng)對(duì)散射回來的光線進(jìn)行分離，利用兩個(gè)相同的成像接收器接收不同波長(zhǎng)的光線，得到被測(cè)組織的兩個(gè)光通道成像，通過對(duì)其中一個(gè)光通道成像進(jìn)行處理，得到表征所述被測(cè)組織的血流速度的二維血流圖，并通過對(duì)同一時(shí)刻采集到的兩個(gè)光通道成像進(jìn)行處理，得到表征所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖；本發(fā)明實(shí)施例的微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)方法及裝置能通過單個(gè)成像系統(tǒng)同時(shí)檢測(cè)肢端微循環(huán)的血流速度及紅細(xì)胞濃度，且能在非接觸的情況下檢測(cè)甲襞區(qū)域以外的肢端組織，操作簡(jiǎn)單。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)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(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1，其是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)方法的流程示意圖。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)方法包括：

s1、啟動(dòng)雙波長(zhǎng)激光系統(tǒng)以發(fā)出具有相同偏振方向的第一線偏振激光以及第二線偏振激光；其中，所述第一線偏振激光的波長(zhǎng)在紅光或近紅光波段范圍內(nèi)，所述第二線偏振激光的波長(zhǎng)在綠光波段范圍內(nèi)；

s2、將所述第一線偏振激光與所述第二線偏振激光垂直照射到被測(cè)組織；

s3、收集從所述被測(cè)組織表面反射回來的光線和所述被測(cè)組織內(nèi)部經(jīng)過多次散射后返回的光線，并濾除從所述被測(cè)組織表面反射回來的光線，得到被測(cè)組織的第一成像；

s4、根據(jù)所述第一線偏振激光與所述第二線偏振激光的波長(zhǎng)，將所述第一成像分離出第一通道成像與第二通道成像；其中，所述第一通道成像是由所述第一線偏振激光照射所述被測(cè)組織得到的，所述第二通道成像是由所述第二線偏振激光照射所述被測(cè)組織得到的；

s5、分別對(duì)所述第一通道成像與所述第二通道成像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，獲取所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)與所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)；

s6、對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)或所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理以獲得表征所述被測(cè)組織的血流速度的二維血流圖，以及對(duì)同一時(shí)刻采集的所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理以獲得表征所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖。

本發(fā)明實(shí)施例的工作原理是：利用兩個(gè)偏振方向相同、波長(zhǎng)不同的線偏振激光垂直照射到所述被測(cè)組織，濾除從所述組織表面反射回來的未攜帶微循環(huán)信息的光線，得到表征所述被測(cè)組織內(nèi)部的所述第一成像；根據(jù)照射光的波長(zhǎng)對(duì)所述第一成像進(jìn)行分離，得到第一通道成像與第二通道成像；由于紅細(xì)胞對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有不同的吸收特性，具體為：紅細(xì)胞對(duì)紅光吸收較多，對(duì)綠光吸收較少；而周圍組織對(duì)不同波長(zhǎng)的光的吸收特性并不存在太大差異；因此，所述第一通道成像與所述第二通道成像均攜帶有被測(cè)組織微循環(huán)中紅細(xì)胞信息，對(duì)所述第一通道成像與所述第二通道成像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理，能獲得表征所述被測(cè)組織的血流速度的二維血流圖，以及表征所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖。

優(yōu)選地，在步驟s1中，所述第一線偏振激光的波長(zhǎng)為780nm，所述第二線偏振激光的波長(zhǎng)為530nm。

在一種可選的實(shí)施方式中，在步驟s3中，所述濾除從所述被測(cè)組織表面反射回來的光線，得到被測(cè)組織的第一成像的方法具體為：利用偏振方向與所述第一線偏振激光垂直的檢偏器，濾除從所述被測(cè)組織表面反射回來的光線，得到被測(cè)組織的第一成像。

所述檢偏器的偏振方向與所述第一線偏振激光的偏振方向垂直，即也與所述第二線偏振激光的偏振方向垂直，實(shí)現(xiàn)正交偏振光對(duì)微循環(huán)進(jìn)行成像。下面將簡(jiǎn)述所述第一線偏振激光的成像原理：所述第一線偏振激光照射被測(cè)組織時(shí)，一部分偏振光直接由所述被測(cè)組織表面反射，反射后的此部分偏振光的偏振態(tài)不會(huì)發(fā)生改變；另一部分偏振光則穿過所述被測(cè)組織投射入組織內(nèi)部，此部分的偏振光在所述組織內(nèi)部發(fā)生散射，在任意一次散射中，所述偏振光的偏振態(tài)都有可能發(fā)生改變，因而入射到所述組織內(nèi)部的線偏振激光在經(jīng)過多次散射后去極化成為非偏振光，這些去極化的非偏振光在人體組織中經(jīng)過多次散射后返回組織表面?？梢岳斫猓瑥乃霰粶y(cè)組織表面反射回來的光線不攜帶微循環(huán)信息，從所述被測(cè)組織內(nèi)部經(jīng)過多次散射后返回的光線攜帶微循環(huán)信息；當(dāng)從所述被測(cè)組織表面反射回來的光線和所述被測(cè)組織內(nèi)部經(jīng)過多次散射后返回的光線經(jīng)過所述檢偏器時(shí)，由于所述檢偏器的偏振方向與所述第一線偏振激光的偏振方向是相互垂直的，因此所述檢偏器能將從所述被測(cè)組織表面反射回來的不攜帶微循環(huán)信息的光線濾除，并保留從所述被測(cè)組織內(nèi)部經(jīng)過多次散射后返回的攜帶微循環(huán)信息的光線，得到表征所述被測(cè)組織內(nèi)部的第一成像。所述第二線偏振激光的成像原理與所述第一線偏振激光的成像原理相同，此處將不再贅述。

在一種可選的實(shí)施方式中，在步驟s4具體為：根據(jù)所述第一線偏振激光與所述第二線偏振激光的波長(zhǎng)，利用分光鏡將所述第一成像分離出第一通道成像與第二通道成像。分光鏡的工作原理是本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，此處將不再贅述。

在一種可選的實(shí)施方式中，在步驟s5具體為：通過兩個(gè)完全相同的成像接收器分別對(duì)所述第一通道成像與所述第二通道成像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，獲取所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)與所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)。

所述成像接收器為ccd(chargecoupleddevice，電荷耦合元件)圖像傳感器或cmos(complementarymetal-oxide-semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)或所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理以獲得表征所述被測(cè)組織的血流速度的二維血流圖，具體為：

利用n*n大小的滑動(dòng)窗，根據(jù)公式(ⅰ)對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)或所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行遍歷，得到每一滑動(dòng)窗內(nèi)像素灰度集的空間統(tǒng)計(jì)量k，

其中，n為滑動(dòng)窗一邊長(zhǎng)的像素個(gè)數(shù)，ii為滑動(dòng)窗內(nèi)第i個(gè)像素的灰度值，為滑動(dòng)窗內(nèi)所有像素的平均灰度值；

根據(jù)公式(ⅱ)計(jì)算每一滑動(dòng)窗內(nèi)中心像素的血流值v(x,y)，

v(x,y)＝b/k²(x,y)(ⅱ)

其中，b為校準(zhǔn)系數(shù)，x、y分別代表該像素在圖像中的坐標(biāo)；

以每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的血流值v(x,y)為灰度，構(gòu)建所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)或所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的二維血流圖，即獲得表征所述被測(cè)組織的血流速度的二維血流圖。

可以理解的是，由于對(duì)所述被測(cè)組織的檢測(cè)是連續(xù)的、實(shí)時(shí)的，因而所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)或所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)為視頻信號(hào)，因而對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)或所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的每一幀均需進(jìn)行上述處理，以獲得每一幀的所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)或所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的二維血流圖，實(shí)現(xiàn)微循環(huán)血流速度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。

優(yōu)選地，通過對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理以獲得表征所述被測(cè)組織的血流速度的二維血流圖。由于波長(zhǎng)在紅光波段或近紅光波段的光比波長(zhǎng)在綠光波段的光對(duì)生物組織有更強(qiáng)的穿透力，因此，優(yōu)選對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理以獲取所述被測(cè)組織的二維血流圖。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述滑動(dòng)窗的大小為5*5或7*7。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述方法還包括：根據(jù)每一幀的所述二維血流圖中每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的血流值v(x,y)，計(jì)算出該幀二維血流圖的平均血流值，并根據(jù)所述每一幀的時(shí)間順序得出所述被測(cè)組織的平均血流值變化趨勢(shì)線。所述平均血流值變化趨勢(shì)線反映所述被測(cè)組織在一定時(shí)間內(nèi)的平均血流值的變化情況。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述對(duì)同一時(shí)刻采集的所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理以獲得表征所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖，具體為：

對(duì)同一時(shí)刻采集的所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)根據(jù)公式(ⅲ)進(jìn)行差分運(yùn)算，得到第一組織活力指數(shù)m，

其中，mred、mgreen分別為所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的矩陣和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的矩陣，k為紅細(xì)胞對(duì)所述第一線偏振激光與所述第二線偏振激光的吸收差異系數(shù)，kgain為系統(tǒng)常數(shù)；

對(duì)所述第一組織活力指數(shù)m根據(jù)公式(ⅳ)進(jìn)行線性修正，得到第二組織活力指數(shù)tivi，

tivi＝me^-p*m(ⅳ)

其中，p為經(jīng)驗(yàn)因子；

根據(jù)所述第二組織活力指數(shù)tivi得到表征所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖。

所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的矩陣和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的矩陣分別從所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)中直接得到；所述第二組織活力指數(shù)tivi的數(shù)值大小與所述被測(cè)組織微循環(huán)的紅細(xì)胞濃度相對(duì)應(yīng)，因此能根據(jù)所述第二組織活力指數(shù)tivi得到所述被測(cè)組織的組織活力指數(shù)圖。通過公式(ⅰ)和公式(ⅱ)依次對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行差分運(yùn)算、線性修正后，將所述被測(cè)組織中不含紅細(xì)胞的周圍組織被過濾掉，所述被測(cè)組織微循環(huán)的紅細(xì)胞凸顯出來，進(jìn)而得到表征所述被測(cè)組織微循環(huán)的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖。

由于對(duì)所述被測(cè)組織的檢測(cè)是連續(xù)的、實(shí)時(shí)的，因而所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)或所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)為視頻信號(hào)，因而對(duì)同一時(shí)刻采集的所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行上述處理，即對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)幀進(jìn)行上述處理，以獲得每一幀對(duì)應(yīng)的組織活力指數(shù)圖，實(shí)現(xiàn)微循環(huán)紅細(xì)胞濃度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述第二組織活力指數(shù)tivi得到表征所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖，具體為：

根據(jù)所述第二組織活力指數(shù)tivi得到所述被測(cè)組織的第二成像，對(duì)所述第二成像進(jìn)行偽彩色編碼后，得到表征所述被測(cè)組織紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖。

為了使成像結(jié)果更加直觀，對(duì)所述第二成像進(jìn)行偽彩色編碼，得到彩色的組織活力指數(shù)圖，所述偽彩色編碼的技術(shù)為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，此處將不再贅述。優(yōu)選地，所述方法還包括生成能反映所述組織活力指數(shù)圖中成像顏色相對(duì)應(yīng)的紅細(xì)胞濃度數(shù)值的顏色對(duì)照表，以使操作者能更直觀地看出所述被測(cè)組織微循環(huán)的紅細(xì)胞濃度數(shù)值。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述方法還包括：根據(jù)每一幀的所述組織活力指數(shù)圖對(duì)應(yīng)的第二組織活力指數(shù)tivi，計(jì)算出該幀組織活力指數(shù)圖的紅細(xì)胞濃度平均值，并根據(jù)所述每一幀的時(shí)間順序得出所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度平均值變化趨勢(shì)線。所述紅細(xì)胞濃度平均值變化趨勢(shì)線反映所述被測(cè)組織在一定時(shí)間內(nèi)的紅細(xì)胞濃度平均值的變化情況。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述方法還包括：對(duì)于一組織區(qū)域m,分別計(jì)算在不同時(shí)刻t0與t1的所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值，并通過方程式(ⅴ)計(jì)算出所述被測(cè)組織的氧合血紅蛋白的濃度變化量δcoh以及還原血紅蛋白的濃度變化量δcdoh，

其中，i(m,λred,t1)、i(m,λred,t0)、i(m,λgreen,t1)、i(m,λgreen,t0)分別為在t1時(shí)刻所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值、在t0時(shí)刻所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值、在t1時(shí)刻所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值以及在t0時(shí)刻所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值，εoh(red)、εoh(green)、εdoh(red)、εdoh(green)分別為氧合血紅蛋白對(duì)所述第一線偏振激光的消光系數(shù)、氧合血紅蛋白對(duì)所述第二線偏振激光的消光系數(shù)、還原血紅蛋白對(duì)所述第一線偏振激光的消光系數(shù)以及還原血紅蛋白對(duì)所述第二線偏振激光的消光系數(shù)。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述方法還包括：根據(jù)時(shí)間順序分別對(duì)所述被測(cè)組織的氧合血紅蛋白的濃度變化量δcoh以及還原血紅蛋白的濃度變化量δcdoh進(jìn)行排序，得到所述被測(cè)組織的血氧濃度變化趨勢(shì)線。所述紅血氧濃度變化趨勢(shì)線反映所述被測(cè)組織在一定時(shí)間內(nèi)的血氧濃度的變化情況。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述方法還包括：計(jì)算所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素平均灰度值，得到所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素灰度均值波形以及所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素灰度均值波形，分別對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素灰度均值波形以及所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像素灰度均值波形進(jìn)行濾波、消除基線漂移后，得到所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像脈搏波信號(hào)以及所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的脈搏波信號(hào)，并根據(jù)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的像脈搏波信號(hào)以及所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)的脈搏波信號(hào)計(jì)算出所述被測(cè)組織的脈搏血氧飽和度。

為了實(shí)現(xiàn)相同的目的，本發(fā)明另一方面提供了一種微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)裝置，包括：雙波長(zhǎng)激光系統(tǒng)101、光學(xué)成像探頭102、檢偏器103、分光鏡104、成像接收系統(tǒng)105以及信號(hào)處理器106；

所述雙波長(zhǎng)激光系統(tǒng)101用于發(fā)出具有相同偏振方向的第一線偏振激光以及第二線偏振激光，所述第一線偏振激光的波長(zhǎng)在紅光或近紅光波段范圍內(nèi)，所述第二線偏振激光的波長(zhǎng)在綠光波段范圍內(nèi)；并將所述第一線偏振激光與所述第二線偏振激光垂直照射到被測(cè)組織；

所述光學(xué)成像探頭102用于收集從所述被測(cè)組織表面反射回來的光線和所述被測(cè)組織內(nèi)部經(jīng)過多次散射后返回的光線，并傳輸至所述檢偏器103；

所述檢偏器103的偏振方向與所述第一線偏振激光及所述第二線偏振激光的偏振方向相互垂直，用于濾除從所述被測(cè)組織表面反射回來的光線，得到被測(cè)組織的第一成像，并將所述第一成像傳輸至所述分光鏡104；

所述分光鏡104用于根據(jù)所述第一線偏振激光與所述第二線偏振激光的波長(zhǎng)，將所述第一成像分離出第一通道成像與第二通道成像；其中，所述第一通道成像是由所述第一線偏振激光照射所述被測(cè)組織得到的，所述第二通道成像是由所述第二線偏振激光照射所述被測(cè)組織得到的，并分別將所述第一通道成像與所述第二通道成像傳輸至所述成像接收系統(tǒng)105；

所述成像接收系統(tǒng)105包括兩個(gè)相同的成像接收器，兩個(gè)相同的所述成像接收器分別用于對(duì)所述第一通道成像與所述第二通道成像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，獲取所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)與所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)，并將所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)以及所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)傳輸至所述信號(hào)處理器106；

所述信號(hào)處理器106用于執(zhí)行所述微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)方法，對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理以得到表征所述被測(cè)組織的血流速度的二維血流圖以及表征所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖。

具體地，所述信號(hào)處理器106包括第一運(yùn)算模塊及第二運(yùn)算模塊；所述第一運(yùn)算模塊用于對(duì)對(duì)所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)或所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理以獲得表征所述被測(cè)組織的血流速度的二維血流圖；所述第二運(yùn)算模塊用于對(duì)同一時(shí)刻采集的所述第一通道成像數(shù)字圖像信號(hào)和所述第二通道成像數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理以獲得表征所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述信號(hào)處理器106還包括用于計(jì)算每一幀所述二維血流圖的平均血流值的第三運(yùn)算模塊。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述信號(hào)處理器106還包括用于計(jì)算每一幀所述組織活力指數(shù)圖的紅細(xì)胞濃度平均值的第四運(yùn)算模塊。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述信號(hào)處理器106還包括用于計(jì)算所述氧合血紅蛋白的濃度變化量以及所述還原血紅蛋白的濃度變化量的第五運(yùn)算模塊。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述信號(hào)處理器106還包括用于計(jì)算所述脈搏血氧飽和度的第六運(yùn)算模塊。

本發(fā)明實(shí)施例的循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)裝置的基本工作原理與所述循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)方法相同，此處將不再贅述。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述雙波長(zhǎng)激光系統(tǒng)101包括雙波長(zhǎng)激光光源1011與起偏器1012，所述雙波長(zhǎng)激光光源1011用于發(fā)出兩個(gè)不同波長(zhǎng)的激光，所述起偏器1012設(shè)置在所述雙波長(zhǎng)激光光源1011的光路前進(jìn)方向上，用于將所述雙波長(zhǎng)激光光源1011發(fā)出的激光轉(zhuǎn)換為線偏振激光。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述成像接收器為ccd圖像傳感器或cmos圖像傳感器。

在一種可選的實(shí)施方式中，所述微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)裝置還包括報(bào)警裝置，所述報(bào)警裝置用于在檢測(cè)到所述平均血流值變化趨勢(shì)線、所述紅細(xì)胞濃度平均值變化趨勢(shì)線或所述血氧濃度變化趨勢(shì)線在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，或所述平均血流值變化趨勢(shì)線、所述紅細(xì)胞濃度平均值變化趨勢(shì)線和所述血氧濃度變化趨勢(shì)線均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)時(shí)，發(fā)出警報(bào)。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于：本發(fā)明提供了一種微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)方法及裝置，利用兩種不同波長(zhǎng)的線偏振激光作為照射光源，對(duì)被測(cè)組織進(jìn)行照射，并收集被測(cè)組織內(nèi)部散射回來的光線，再根據(jù)激光光源的波長(zhǎng)對(duì)散射回來的光線進(jìn)行分離，利用兩個(gè)相同的成像接收器接收不同波長(zhǎng)的光線，得到被測(cè)組織的兩個(gè)光通道成像，通過對(duì)其中一個(gè)光通道成像進(jìn)行處理，得到表征所述被測(cè)組織的血流速度的二維血流圖，并通過對(duì)同一時(shí)刻采集到的兩個(gè)光通道成像進(jìn)行處理，得到表征所述被測(cè)組織的紅細(xì)胞濃度的組織活力指數(shù)圖；本發(fā)明實(shí)施例的微循環(huán)的多參數(shù)成像檢測(cè)方法及裝置能通過單個(gè)成像系統(tǒng)同時(shí)檢測(cè)肢端微循環(huán)的血流速度及紅細(xì)胞濃度，且能在非接觸的情況下檢測(cè)甲襞區(qū)域以外的肢端組織，操作簡(jiǎn)單；進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例還能實(shí)現(xiàn)氧合血紅蛋白濃度變化量、還原血紅蛋白濃度變化量以及脈搏血氧飽和度的檢測(cè)；進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例還通過變化趨勢(shì)線呈現(xiàn)各個(gè)檢測(cè)參數(shù)的變化情況。

以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于發(fā)明所涵蓋的范圍。