[发明专利]基于激光散斑衬比波形传导时间差的血液流速测量方法

说明书

本发明公开了一种基于激光散斑衬比波形传导时间差的血液流速测量方法。本发明对配准后的图像分别进行血管分割和激光散斑衬比分析，得到血管分割图和激光散斑衬比图像；通过血管分割图得到血管段长度，通过激光散斑衬比图像得到激光散斑衬比波形，得到传导时间差，从而求得血液流速；进一步，通过血液流速和传导时间差进行动脉与静脉血管分类；并且为了进一步提高激光散斑衬比波形的信号质量，引入光电容积脉搏波信号进行噪声滤除工作；本发明广泛应用于视网膜血液流速测量、脑部血液流速测量、微循环分析和液体传输等领域；能够实现更为精准的流速测量并进行定量分析同时结构简单，成本低廉，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及激光散斑衬比成像技术，具体涉及一种基于激光散斑衬比波形传导时间差的血液流速测量方法。

背景技术

激光散斑衬比成像(laser speckle flowgraphy，LSFG)技术也称激光散斑衬比分析(laserspeckle contrast analysis，LSCA)技术，激光散斑衬比成像技术进行血液流速测量的原理是利用血液中红细胞运动产生的后向动态散斑对比度值来获取血流速度信息。所需器件简单，仅通过常规成像方式便可获得全场的二维高分辨率的血流分布图像，不需要结合机械扫描，也不需要注入外源性物质，即可实现长时间连续性的血流监测。现阶段，此项技术已经广泛应用于视网膜血管分析、皮肤组织血流分析、脑血管血流分析等领域，同时也受到术后血流成像监测、囊肿数据的收集等临床领域的关注。

但是，激光散斑衬比成像技术在实际的测量过程中受到多种因素的影响，其中最常见的包括液体流速、管道弹性以及液体浓度。这些因素使得激光散斑衬比成像技术的测量结果存在较大的误差，不能有效的对血液流速进行定量分析，严重阻碍了激光散斑衬比成像技术的进一步发展。

发明内容

针对于现有的激光散斑衬比成像技术存在的无法对血液流速进行定量分析的问题，本发明提出了一种基于激光散斑衬比波形传导时间差的血液流速测量方法。

现有的激光散斑血液流速成像装置采用激光光源发出激光，照射到待测对象的血管，相机采集血管反射的激光，采集1～60s，形成血液的激光散斑视频数据。

本发明的基于激光散斑衬比波形传导时间差的血液流速测量方法，包括定距离平均时间差的方法，或者变距离拟合时间差的方法。

本发明的基于激光散斑衬比波形传导时间差的血液流速测量方法，通过定距离平均时间差的方法测量，包括以下步骤：

1)对血液的激光散斑视频数据进行图像配准，得到配准后的图像；

2)对配准后的图像进行血管分割，得到血管分割图；同时，对配准后的图像进行激光散斑衬比分析，得到激光散斑衬比图像；

3)确定分析区域：在血管分割图上确定待分析的血管段，并在待分析的血管段中选取两个彼此之间有距离的小区域，其中近心侧的小区域称为起始段，远心侧的小区域称为终止段；

4)血管段长度计算：对确定了待分析的血管段的血管分割图进行血管中心线提取，获取血管网络的走向和血管直径d，并沿血管网络的走向计算得到起始段与终止段的中心之间的距离s；

5)计算激光散斑衬比波形：将在血管分割图上确定的起始段和终止段对应到激光散斑衬比图像上，在激光散斑衬比图像中，分别逐帧计算得到起始段和终止段的激光散斑衬比值均值，分别将起始段和终止段的激光散斑衬比值均值按照时间进行排列，得到起始段和终止段的激光散斑衬比波形；

6)激光散斑衬比波形降噪：分别将起始段和终止段的激光散斑衬比波形进行滤波，得到降噪后的起始段和终止段的激光散斑衬比波形；

7)波形传导时间差计算：计算降噪后的起始段的激光散斑衬比波形与终止段的激光散斑衬比波形之间的帧数差x，在采集帧率fps已知的情况下，起始段的激光散斑衬比波形与终止段的激光散斑衬比波形之间的传导时间差t为：