[实用新型]利用正交偏振光谱成像探测人体微血管超微结构的装置

说明书

本实用新型涉及一种利用正交偏振光谱成像探测人体微血管超微结构的装置，至少包括光源模块、分光偏振单元、镜头模块和呈像模块；其中，光源模块包括光源和位于光源照射方向用于将光线的传播成为柱状直线传播的准直单元；镜头模块依次包括成像单元和镜头单元；呈像模块为数字相机。通过将分光偏振单元代替原本的分光器和偏振板，大大的降低了“无创动态微血管超微结构观测系统”结构的复杂性，却还能保证原有的成像效果；通过将分光偏振单元代替原本的分光器和偏振板，大大降低了“无创动态微血管超微结构观测系统”的成本，提高了“无创动态微血管超微结构观测系统”的推广和使用，极大了改变了人体微循环的探测方法，有利于疾病的预防、诊断和治疗。

技术领域

本实用新型涉及一种利用光学成像技术进行医学诊断的医疗器械，具体的说是一种利用正交偏振光谱成像探测人体微血管超微结构的装置。

背景技术

微循环是指微动脉与微静脉之间的血液与组织细胞进行物质交换的场所。微循环的功能，形态和代谢的完整是维持人体器官正常功能所不可缺少的条件。通过微循环的研究，便于进一步了解人体各脏器的特殊功能，认知疾病的发病机理，有利于疾病预防，诊断和治疗。各种不同的疾病状态包括糖尿病，高血压和冠心病等，都会引起微循环的病态，包括微血管管径，微血管密度以及微血管内的微血流速度等参数的变化，还能够对微血管内皮细胞以及微血管内流动的血细胞等微血管超微结构进行观测。因此通过了解微微血管超微结构情况来把握微循环质量，对于各类疾病的诊断和治疗有着极其重要的作用。微血管超微结构情况对健康和疾病诊疗如此重要，对微血管超微结构情况进行高精度的数字化定量化，实现精确诊疗就有重大的必要性。为了实现利用微血管超微结构的精确诊疗，必不可少的需要能够在无创的情况下对微血管超微结构进行实时高清晰成像并数字化的“无创动态微血管超微结构观测系统”。

在医学领域，透过皮肤无创地对身体内部进行成像的方式有很多，例如，计算机断层成像(CT)技术以及核磁共振成像(MRI)技术等等。虽然这些技术产生的早，发展成熟，但是由于设备体积大，分辨率低，实时性差等缺点并不适合对微血流成像进行使用。其中，正交偏振光谱(OPS)成像技术是对于微血流进行成像的一种新技术。

能够在无创的情况下实时对活体微血流进行观察的成像系统在1999年被提出[1]：正交偏振光谱(OPS)成像技术。该技术的原理图如图1所示。具体的说：正交偏振光谱成像技术中，首先利用特殊波长的光作为成像光源，这样的光源既能够在一定程度上透过皮肤并在其内部进行散射又能够被微血管中的红血球所吸收。光源发出的光本身是非偏振光，需要透过偏振板(A)成为线性偏振光。然后，线性偏振光源通过位于系统中心的分光镜反射到皮肤表面。线性偏振光照射到皮肤表面时会产生两种光：与照射光偏振方向相同的偏振反射光以及照射到内部发生散射而失去统一偏振性的非偏振散射光。非偏振散射光在皮肤内部形成照射光源，又透过皮肤同偏振反射光一起通过分光镜照射到位于数字相机传感器CCD前方的偏振板(B)上。这时，非偏振散射光因为反映了内部微血流情况而需要被成像，但偏振反射光则需要被作为噪声过滤掉。因为偏振板B与偏振板A的偏振方向成正交，也就是与偏振反射光的偏振方向成正交。根据偏振板的特性，偏振反射光会被偏振板B反射回去而非偏振散射光会通过偏振板B而在CCD表面成像。这样，通过正交偏振的原理就可以在无创的情况下实时观测到微血流的影像了，这里因为红血球对光源具有一定的吸收作用，所以能够观察到微血管较暗，其他组织较亮的影像。

在以往的正交偏振光谱成像技术中，由于当时半导体激光技术还不够成熟，其价格仍然较LED昂贵，同时出射的激光的保偏性也不佳，因此必须是使用两枚线偏振板来实现精确地正交偏振。但是线偏振板往往价格很高，这就对产品的低成本化带来了困难。具体的说，分光器的价格将近1800元，偏振板的价格将近7300元，且偏振板极易损坏，对于产品的使用和维护带来了非常大的压力，也在一定程度上限制了“无创动态微血流成像系统”的推广和应用。另一方面，设备中采用的元器件越多，对元器件之间的固定和拆装都存在一定的难度。

实用新型内容