用于检测血管的装置与方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物光学成像技术领域，尤其涉及一种用于检测血管的装置与方法。
【背景技术】
[0002] 在人体中，血管是输送血液的管道，依运输方向可分为动脉、静脉与微血管。动脉 从心脏将血液带至身体组织，静脉将血液自组织间带回心脏，微血管则连接动脉与静脉，是 血液与组织间物质交换的主要场所，并且广泛分布到全身各组织和细胞间，因此微血管也 称为微循环。
[0003] 正常情况下，微血管的血流量与人体组织、器官的代谢水平相适应，保证各组织器 官的血液灌流量并调节回心血量，使人体内各器官生理功能得以正常运行。微血管很容易 发生障碍。随着年龄的增长，人体的各个器官会逐渐衰老，其功能也自然随之退化，这是造 成微血管障碍的内部原因。在病理情况下，由于各种致病因素的作用，又会加重微血管功能 发生障碍。微血管障碍会改变血液理化性质，主要表现在微血管水平上的血管和血流在功 能和形态方面的改变，使管腔狭窄，血液流速或减慢或形成血栓，使局部组织缺血缺氧甚至 坏死，进而引起一系列临床症状。医学已证明：人体的衰老，肿瘤的发生，高血压、糖尿病及 许多心脑血管等疾病主要是由微血管障碍所导致的。微血管障碍是很多病理过程和疾病的 共同表现。因此，微血管正常与否，是人体是否健康的重要标志。
[0004] 微血管的观察检测内容通常包括三个方面：形态、动态和微血管周围现象。微血管 的观察检测部位主要集中于体表和粘膜，国内较常用甲襞、球结膜、舌、唇等部位。微血管的 观察检测多采用传统的正入射光谱成像方法，该方法可以获得较为理想的微血管图像，但 是无法直接显示微血管周边组织的情况。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术的不足，本发明提供一种用于血管检测的装置与方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 用于检测血管的装置，包括可见光光源、光纤耦合器、照明光纤、成像接收通道、红 外光分光镜、远红外线镜头变焦系统、远红外探测器、可见光镜头变焦系统、可见光图像传 感器和图像处理系统；
[0008] 所述可见光光源，用于发出可被红细胞吸收的可见光；
[0009] 所述光纤耦合器，设置在所述可见光的前进方向，用于接收所述可见光光源发出 的可见光；
[0010] 所述照明光纤，与所述光纤耦合器相连接，用于传输所述可见光，并将可见光导出 后投射到人体组织表面；
[0011] 所述成像接收通道，用于收集从组织内部散射返回组织表面的可见光和组织辐射 的远红外线；
[0012] 所述红外光分光镜，设置在成像接收通道的顶端，用于分离远红外线和可见光；
[0013] 所述可见光镜头变焦系统，用于调整可见光的聚焦距离；
[0014] 所述可见光图像传感器，用于将光信号转换为电信号，经放大处理和模数转换后， 输出数字可见光图像；
[0015] 所述远红外线镜头变焦系统，用于调整所述远红外线的聚焦距离与所述可见光镜 头变焦系统的焦距保持同步；
[0016] 所述远红外探测器，用于将入射的远红外线热辐射信号转换为电信号，经放大处 理和模数转换后，输出数字远红外热图；
[0017] 所述图像处理系统，用于将所述可见光图像和远红外热图配准融合，输出高质量 的血管图像。
[0018] 优选的，所述光纤耦合器包括固定罩、聚光镜和光分路器，所述可见光光源固定在 固定罩内，可见光的前进方向上依次安装聚光镜和光分路器，光分路器的一端与固定罩固 定连接，光分路器的另一端与照明光纤连接，所述照明光纤在成像接收通道的外围，所述成 像接收通道包括圆管状通道和准直透镜，准直透镜设置于圆管状通道的底端，所述红外光 分光镜呈45°角设置在圆管状通道的顶端，圆管状通道与红外光分光镜相对的侧面设有透 光口，透光口处贴有滤光片。
[0019] 优选的，所述圆管状通道内部涂有防反射涂层。
[0020] 优选的，可见光光源为发光二极管，其入射光线的波长为410-430nm、525-550nm 或780-800nm ;滤光片的透过波长与入射光线的波长相同。
[0021] 优选的，所述装置用于微血管的检测。
[0022] 本发明还进一步提供了一种用于检测血管的方法，包括以下步骤：
[0023] S1、可见光光源发出的可见光经照明光纤采用侧边入射的方式投射到人体组织表 面；
[0024] S2、成像接收通道收集经人体组织透射回来的携带血管信息的可见光和组织辐射 出的远红外线，经红外光分光镜分光后，可见光输送到可见光镜头变焦系统，远红外线输送 到远红外线镜头变焦系统；
[0025] S3、可见光镜头变焦系统将采集到的携带血管信息的可见光聚焦后投射到可见光 图像传感器，获得血管可见光图像；
[0026] S4、远红外线镜头变焦系统同步所述可见光镜头变焦系统的变焦焦距参数，将所 述的远红外线聚焦后投射到远红外探测器，获得所检测组织区域内的红外热图；
[0027] S5、图像处理系统对所述可见光图像和所述红外热图进行配准融合，得到血管图 像。
[0028] 优选的，用于检测血管的方法还包括步骤S6利用温度信息对血管图像上血管的 参数进行分析，通过血管周围组织温度的高低来反映人体组织的血液灌注度高低和血液流 速。
[0029] 步骤S6还包括利用温度信息对人体组织的温度特征进行分析：利用血红细胞对 可见光的吸收原理对血管成像的同时，还利用远红外探测器测试人体组织温度场分布并构 建三维温度场数学模型，得到人体温度特征。
[0030] 优选的，所述方法用于微血管的检测。
[0031] 与现有技术相比，本发明用于检测血管的装置与方法，具有以下有益效果：
[0032] (1)使用本发明用于检测血管的装置与方法获得的图像对比度高。本发明中可见 光采用侧边入射方式，使检测区域呈现为暗视场的成像技术，以更小的能量获得更高图像 质量、更高对比度的血管成像；同时利用组织细胞新陈代谢时产生热辐射和血液循环对组 织传热所独有的热循环的特性，通过远红外热探测器对组织成像区域进行热分布探测，获 得组织的热图，然后将两个图像配准融合，用温度特征对血管进行补偿，进一步提升了图像 的对比度。
[0033] (2)根据热体细胞、组织或器官处于不同状态时，其新陈代谢活动及所产生的热辐 射不一样的特征，以及血管传热特性，还可辅助分析血管血流速度、血液灌注度等相关血流 参数，以及根据人体组织在不同病理下的温度特征，进行疾病的早期预测和健康评估。
【附图说明】
[0034] 图1是本发明用于检测血管的装置的一个实施例的结构方框图；
[0035] 图2是图1中用于检测血管的装置的结构示意图；
[0036] 图3是本发明用于检测血管的方法的一个实施例的流程示意图。
[0037] 附图标记为：
[0038] 可见光光源1、光纤親合器2、固定罩21、聚光镜22、光分路器23、照明光纤3、成像 接收通道4、圆管状通道41、准直透镜42、透光口 43、红外光分光镜5、远红外线镜头变焦系 统61、远红外探测器62、可见光镜头变焦系统71、可见光图像传感器72、图像处理系统8、人 体组织表面9。
【具体实施方式】
[0039] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述。本发明中使用的光纤耦合器、红外光分光镜、远红外线镜头变焦