[发明专利]一种基于近红外光谱技术的静脉动态特性分析装置及其分析方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗及科学实验辅助装置，具体涉及的是一种利用近红外光谱对人类及哺乳动物静脉血管动态特性的分析装置及其分析方法。 

背景技术

研究表明，血流参数能很好地反应动物个体的血管功能状态和生理状况，可为诸多疾病的预防、早期诊断和治疗起到了非常积极的作用。尤其当许多疾病初期，个体尚未发现明显症状，而此时血管阻力和血管粘性等血流参数实际已发生变化。因此，及时、便捷、准确地监测血流动态参数对动物健康水平的评估和疫病的预防有重要意义，更是将医学诊断从基于血管形态学转向基于形态血流动力学的特征分析。 

静脉血管再填充速度是静脉动态特性分析中非常重要的参数。目前国内外对于血流速度等大多采用超声多普勒方法或激光多普勒方法，利用超声或激光方法将组织血液图像呈现到屏幕上，根据测量屏幕中血流图像的变化反应血流速度。但多普勒方法一般仪器较为庞大，成本高，且对操作人员专业技能要求高。 

此外还有利用非多普勒原理的血流速度直接测量方法。专利（公开号：CN1957266A）采用光扫描显微镜测量，利用时空分析方法测量红细胞在血流中的移动速度，此方法同样成本高，不利于推广。专利（公开号：CN1358478A）公开了一种表面安装有可探测血液温度变化热敏电阻的导管，利用血液温度变化感知原理检测血流速度。专利（公开号：CN102755157A）则基于容积脉搏波传感器检测人体指端脉搏搏动信号，处理得到系统所需加速脉搏波，提取出脉搏波传导时间，确定血流速度。 

研究表明近红外光可穿透肌肉和骨骼，仅静脉中的还原血红蛋白对近红外光有吸收特性。基于此原理国内外已有诸多近红外手掌静脉静态图像获取的产品及研究，但目前尚未拓展至静脉血管的动态特性分析。 

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于利用近红外透射和反射光源结 合的方法，提供一种主动照明实现静脉成像及其动态特性分析的装置。该装置安全可靠，无侵入性，成本较低，实时性好，有助于深入了解静脉血流的动态特性。 

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案：一种基于近红外光谱技术的静脉动态特性分析装置，包括静物台、近红外摄像机和位于静物台上方的至少两个反射光源，所述反射光源以静物台的纵向中轴线为轴对称放置，所述静物台正下方设近红外透射光源，所述近红外摄像机置于静物台正上方；所述近红外摄像机与计算机连接，将所检测到的图像传送至计算机中的数据处理单元，通过预设算法实现静脉动态特性分析。 

所述近红外摄像机前端放置有近红外滤光片，所述反射光源前端放置有漫射板，所述近红外透射光源前端放置有透镜。 

所述近红外透射光源采用波段在800nm-910nm之间的LED阵列近红外灯，所述近红外滤光片（6）采用波段在800nm-910nm之间的窄带吸收滤光片。 

所述静物台可使用聚碳酸酯（PC）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等材料，PC或PMMA材料不易破碎，对近红外光穿透性好（可达90%以上），并能滤除可见光等杂散光。 

本发明的另一目的是提供一中基于近红外光谱的静脉动态特性分析方法，该方法包括： 

对待测部位静脉人工施加外力后迅速撤去，利用图像采集单元获取整个血管血流再填充过程的图像，传输至计算机中的静脉动态特性分析单元。 

所述静脉动态特性分析单元包含如下步骤：（1）选取每帧图像中的待检测静脉区域，即感兴趣区域选取；（2）图像增强处理；（3）动态参数计算；其中：感兴趣区域（英文缩写为ROI）可在整幅图像中手动选取，ROI的选取可有效缩短处理时间，提高精度。 

所述图像增强处理过程具体包括灰度归一化、双边滤波消噪和直方图均衡化处理，具体包括： 

（1）假设原始图像的灰度值为I(x，y)，则经过归一化处理后图像的灰度值为