[发明专利]活体组织微循环代谢动态测量装置及方法

权利要求书

1.一种活体组织微循环代谢动态测量装置，其特征在于：所述测量装置包括多个波长的低相干光源、扩束及贝塞尔变换透镜组、显微成像透镜组、高速CCD相机、控制电路以及计算机；

在检测过程中，低相干光源发出的光经过扩束及贝塞尔变换透镜组后照射到样品，显微成像透镜组将原始散斑图像成像到高速CCD相机成像面实现多帧原始散斑图像的图像数据的采集，控制电路通过TTL信号控制低相干光源开关，同时给高速CCD相机触发信号，以进行光源切换以及高速CCD相机数据采集的同步触发，并将图像数据传输到计算机，所述计算机用于对所述多帧原始散斑图像的图像数据进行特征矩阵分解及滤波而得到动态散斑信号图像以及内源性吸收信号图像；

所述测量装置能够执行以下活体组织微循环代谢动态测量方法，包括：

（1）利用所述活体组织微循环代谢动态测量装置采集多帧原始散斑图像，并对所述多帧原始散斑图像的图像数据进行特征矩阵分解及滤波，完成对微循环中红细胞进行动态散斑数据及不同波长下的内源性吸收信号测量；

（2）对步骤（1）中获取的动态散斑数据，利用特征矩阵滤波算法以及短时互相关算法分析获取红细胞运动轨迹及速率；

（3）根据步骤（1）中获取的不同波长下的内源性吸收信号计算血氧代谢参数，所述血氧代谢参数包括含氧血红蛋白浓度、去氧血红蛋白浓度以及血氧饱和度；

（4）依据步骤（2）中得到的红细胞运动轨迹及速率和步骤（3）得到的血氧代谢参数进行图像信息融合，实现微循环代谢动态监测，具体包括：识别图像中的红细胞运动特征；根据红细胞运动方向及速率划分网格，分别在划定网格中对红细胞运动速率及血氧代谢参数进行融合；计算动态血氧消耗率。

2.根据权利要求1所述的活体组织微循环代谢动态测量装置，其特征在于：所述测量装置采用贝塞尔照明方式，将入射到生物组织的照明光经过准直镜及锥透镜后变换为贝塞尔光束形式。

3.根据权利要求1所述的活体组织微循环代谢动态测量装置，其特征在于：所述测量装置还包括反射镜和样品架。

4.一种活体组织微循环代谢动态测量方法，其特征在于：所述方法包括：

（1）利用权利要求1所述的活体组织微循环代谢动态测量装置采集多帧原始散斑图像，并对所述多帧原始散斑图像的图像数据进行特征矩阵分解及滤波，完成对微循环中红细胞进行动态散斑数据及不同波长下的内源性吸收信号测量；

（2）对步骤（1）中获取的动态散斑数据，利用特征矩阵滤波算法以及短时互相关算法分析获取红细胞运动轨迹及速率；

（3）根据步骤（1）中获取的不同波长下的内源性吸收信号计算血氧代谢参数，所述血氧代谢参数包括含氧血红蛋白浓度、去氧血红蛋白浓度以及血氧饱和度；

（4）依据步骤（2）中得到的红细胞运动轨迹及速率和步骤（3）得到的血氧代谢参数进行图像信息融合，实现微循环代谢动态监测，具体包括：识别图像中的红细胞运动特征；根据红细胞运动方向及速率划分网格，分别在划定网格中对红细胞运动速率及血氧代谢参数进行融合；计算动态血氧消耗率。

5.根据权利要求4所述的活体组织微循环代谢动态测量方法，其特征在于：步骤（1）中所述的动态散斑数据及不同波长下的内源性吸收信号测量是对生物组织动态散斑的时间-空间分布进行特征矩阵分解与滤波处理，分离血液流动造成的动态散斑信号与静态散射信号。

6.根据权利要求4所述的活体组织微循环代谢动态测量方法，其特征在于：所述步骤（2）包括如下子步骤：识别动态散斑信号特征，得到红细胞运动特征峰；高斯线型拟合；对微血管中两个相邻位置的动态散斑信号进行短时互相关处理，得到红细胞渡越时间，根据两点间相对距离，计算得到红细胞速度。