[发明专利]一种扫描式静脉血管同步成像和指示装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于光学技术、医用光学影像技术领域，具体涉及一种扫描式静脉血管同步成像和指示装置与方法。

背景技术

在临床医疗上，静脉穿刺是治疗和抢救患者的主要技术操作之一。由于患者的年龄、性别、胖瘦等各不相同，其血管的粗细、深浅、软硬、弯曲也各有特点，穿刺时的难易程度应因人而异。近年来，肥胖患者人数随着人们生活水平的提高而不断增加，肥胖患者和婴幼儿患者在静脉穿刺过程中由于脂肪厚实、或血管细小、色素沉着等原因，造成在静脉穿刺过程中血管难找的难题。未来，寻求无菌环境下机器自动静脉穿刺的前提是，首先能够快速高效的找寻到血管，并能准确定位指示三维血管的情况。

利用波长在0.75～1.5μm范围内的近红外光对血管中还原血红蛋白吸收能力远远超过对人体骨骼、肌肉组织的吸收能力的原理，目前，正在发展和使用的血管成像与显像技术，主要是采用近红外光源照明以及能感应近红外光的相机或摄像机来采集血管影像，再对得到的血管图像进行滤波、图像尺寸和灰度归一化、分割、细化、特征提取，用于个人生物特征身份识别，或者将获得的血管图像进行滤波、增强处理后，送入投影设备，投影到血管原位，指导医护人员用于对患者的静脉穿刺或血管影像分析，诊断相关血管疾病。

在血管图像采集中，主要是用面阵CCD或CMOS图像传感器件组成的能感应近红外光的照相机或摄像机采集血管图像，然后经由计算机软件或嵌入式硬件电路系统对获得的血管图像进行增强、滤波等处理工作。处理后的图像传送至由LED或半导体激光与DMD(数字微反射镜)或液晶组成的DLP或LCD微型投影设备，将血管图像投影到皮肤表面血管原来的位置上，以呈现血管的图像。投影中必须对投影的血管图像校准，才能准确投影到血管所在原本位置上。

也有图像采集与投影光路中，照相机与投影仪分别位于反射镜两侧，关于反射镜对称，互成90度夹角。该反射镜对可见光(如绿光)是完全透射的，而对近红外光是完全反射的，照相机一侧负责采集近红外血管图像，经计算机或嵌入式系统对血管图像处理后送至投影仪，将可见光的血管图像透射出去。由于采用透可见光反射红外光的反射镜，图像采集与投影互不影响。

这些技术中存在的问题是，一是要对获得的图像进行滤波以排除光学或电学噪声对血管图像的影响；二是要对图像进行增强以获得清晰地血管影像，便于投影仪的血管投影显示；三是要对投影图像进行校准，以便能够准确的投影到血管原来的位置处，来引导医护人员进行准确的血管定位和静脉穿刺；四是具体实施中需要昂贵的投影仪和红外照相机或摄像机，以及计算机(或嵌入式系统)，成本高，体积大，还需要专门的图像处理软件。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种利用线阵光电传感元件接收扫描成像信号，经过对光电信号的模拟或数字化处理，再用可见光LED阵列以离散光点的形式指示血管，设备成本低、无需大数据量的图像处理、无需图像校准的扫描式静脉血管同步成像和指示装置与方法。

为了实现以上目的，一种扫描式静脉血管同步成像和指示装置所采用的技术方案为：包括用于照明血管的近红外LED光源以及用于血管线阵成像的成像镜头，在成像镜头与其成像平面之间设置有扫描振镜，扫描振镜与成像镜头的成像光轴间有夹角，在扫描振镜反射后的像平面上设置有线阵光电传感元件，在线阵光电传感元件所在的成像平面与扫描振镜的反射光线光轴之间设置有近红外干涉滤光片，近红外干涉滤光片与静止时的扫描振镜的镜面平行。

所述的线阵光电传感元件连接至信号处理与驱动电路的信号输入端，信号处理与驱动电路的驱动端连接有可见光LED阵列，可见光LED阵列与近红外干涉滤光片之间还设置有投影镜头，投影镜头用于将可见光LED阵列成像在近红外干涉滤光片反射后的成像平面上。

所述的可见光LED阵列呈纵向的锯齿形排列。

所述的可见光LED阵列为可见红光或绿光LED。

所述的近红外LED光源为若干个近红外LED，且环绕在成像镜头的四周或同一侧。

所述的近红外LED光源处设置有匀光板。

所述的扫描振镜与成像镜头的成像光轴间夹角为45°。

所述的线阵光电传感元件为线阵光电二极管阵列或线阵CCD阵列或线阵CMOS阵列。

所述的信号处理与驱动电路为多路放大驱动电路，且每一路与可见光LED阵列的每个LED一一对应。

一种扫描式静脉血管同步成像和指示方法包括以下步骤：

1)近红外LED光源照射在待指示血管处人体皮肤的表面，血管反射的光线经过成像镜头聚焦成像，聚焦成像光线途经扫描振镜；