[发明专利]多层次微循环状态监测装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物光学成像技术领域，尤其涉及一种能够在人体组织里不同深度的多层次微循环状态监测装置与方法。

背景技术

在人体血液循环系统中，微循环是指微动脉和微静脉之间的血液循环，血液循环最根本的功能是进行血液和组织之间的物质交换，这一功能就是在微循环部分实现的，人体每个器官，每个组织细胞均要由微循环提供氧气、养料，传递能量，排除二氧化碳及代谢废物。一旦人体的微循环发生障碍，其相应的组织系统或内脏器官就会受到影响而不能发挥正常功能，就容易导致人体器官的衰竭、免疫功能的紊乱以及疾病的发生。实时监测微循环状况，特别是如何快速简单地监测危重病人的微循环状况，如早期发现休克（微循环衰竭）征兆等，对于提高危重病人的生存率极为关键。

目前的基于正交偏振成像的微循环成像装置存在局限性，主要体现在：一方面，采用单一波长的偏振光投射到皮肤表面，使得偏振光的只能透射到一个特定的深度或只能观察到在特定深度的微血管，而微循环是以三维的形式分布；另一方面，单一的调整微循环成像装置的视场和数值孔径，只能改善一个特定深度微血管的视场和图像分辨率，却无法对以三维形式分布的多层次的微循环各状态区域进行细致观察；还有，对于休克状态下的病人，由于各器官组织中的微循环灌流不足，实时地观察微循环各区域的灌流状态具有重要的临床意义，普通的微循环成像装置很难或不能对获取到的休克病人微循环成像信息进行深浅判断，也无法对不同深度的多层次微循环状态进行清晰成像。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种多层次微循环状态监测装置与方法，根据操作者设定要观察的微循环深度层次，成像光路透镜组调整到适合的成像聚焦距离，通过控制照明光束的波长、功率和其投射到人体组织表面的入射角度，使得照明光束与成像聚焦面出现在同一水平面上。在操作者不断调整观察深度的过程中，多层次微循环状态监测装置自动对上述成像聚焦距离、照明光束的波长和功率、偏振照明光束投射到人体组织表面的入射角度这四个参数进行改动，图像分析与处理系统便可实时、清晰地捕捉到人体组织内部不同深度的多层次微循环状态信息。

为解决以上技术问题，本发明实施例提供一种多层次微循环状态监测装置，包括：光源控制器、多波长光源、起偏器、光纤组、反光系统、成像光路透镜组、检偏器、探测器、图像分析与处理系统和成像光路控制器；

所述光源控制器，用于根据操作者设定的监测人体组织微循环深度要求，驱动所述多波长光源发射出不同波长和功率的照明光束；

所述多波长光源，用于提供多组不同波长和功率的照明光束；

所述起偏器，用于改变所述照明光束的光学特性，使其变成偏振照明光束；

所述光纤组接收来自所述起偏器的偏振照明光束，并将所述偏振照明光束准直为平行偏振照明光束后，导入到所述反光系统；

所述反光系统的光路部分设置在装置探头的末端，通过调整所述反光系统内部反光片的转动角度，从而改变所述平行偏振照明光束投射到人体组织的角度；

所述成像光路透镜组用于采集从人体组织表面反射回来的偏振照明光束和在人体组织内部经过多次散射后退偏的非偏振照明光束，将其经过所述检偏器并投射到所述探测器上；

所述检偏器的偏振方向与所述起偏器偏振方向垂直，作用是把被组织表面反射回来的偏振照明光束过滤，只让在组织内部经过多次散射后发生退偏的非偏振照明光束通过，并投射到所述探测器上；

所述探测器把采集到的携带人体组织微循环信息的非偏振照明光束进行光电转换，得到电图像信号，并将电图像信号传送到所述图像分析与处理系统；

所述图像分析与处理系统对所述电图像信号进行实时分析、处理、储存及反馈；

所述成像光路控制器，用于对成像光路透镜组的成像聚焦距离进行调整；

所述图像分析与处理系统根据图像信息与成像光路控制器、光源控制器、反光系统进行通信，调整所述偏振照明光束透射到人体组织内的深度层次，以便获得清晰的多层次微循环状态信息。

进一步地，所述光纤组包含保偏光纤和光纤准直器两部分；

所述保偏光纤，用于保持传输中偏振照明光束的偏振状态；所述光纤准直器可以将保偏光纤内传输的偏振照明光束准直成平行的偏振照明光束；

优选地，所述多波长光源发出的照明光束波长分别为420nm、550nm和880nm，各自允许偏差范围为±10nm；功率最大均不超过3W；

所述反光系统包含控制器、步进电机和反光片；