一種測量血液流量的設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測量血液流量的設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 許多視網(wǎng)膜疾病與非正常的眼部血液流量有關(guān)，例如糖尿病引起的視網(wǎng)膜病變、 視網(wǎng)膜靜脈阻塞以及與年紀有關(guān)的黃斑退化。在青光眼病研究中，視網(wǎng)膜供血不足被認為 是青光眼病發(fā)生和發(fā)展的一個可能原因。因此，對視網(wǎng)膜血液流量進行測量對于視網(wǎng)膜疾 病的臨床診斷、治療和研究具有重要意義。
[0003] 光學(xué)相干層析成像技術(shù)（OpticalCoherenceTomography, 0CT)是一種非侵入的 探測技術(shù).它被廣泛應(yīng)用于生物組織的活體截面結(jié)構(gòu)成像。通過測量與深度有關(guān)的散射 光，0CT可以提供高分辨，高靈敏度的組織結(jié)構(gòu)。同時，0CT技術(shù)也可以探測散射光的多普勒 頻移，以獲得流體和樣品的運動信息，因而適合用于測量視網(wǎng)膜內(nèi)的血液流量。遺憾的是， 單光束多普勒0CT探測到的頻移只與探測光束方向的血液流速有關(guān)，而垂直于探測光方向 的血流信息不能直接從多普勒頻移中得到，無法得到血管內(nèi)的實際流速。
[0004] 為了解決上述問題，人們發(fā)展了一系列技術(shù)來獲得血管中的實際流速：
[0005] (1)通過對視網(wǎng)膜進行三維掃描，獲得視網(wǎng)膜中血管在空間中的走向，從而確定出 探測光的多普勒角度，再利用多普勒角度，計算出實際的流速。但由于視網(wǎng)膜的血管和探測 光束接近垂直，這種方法準確度較低。另外，通過連續(xù)掃描兩個平面或圓環(huán)，定出待測血管 的空間矢量，進而計算出多普勒角度，得到實際流速。這種方法的測量結(jié)果會受到眼動的影 響，而且它只能對視盤周圍的血管進行測量，無法測量視網(wǎng)膜其他區(qū)域的血流情況。此外， 通過對血管橫截面的多普勒信號進行計算，也可以獲得流量信息，但這種測量方式只適用 于視盤中走向比較陡的大血管，無法對視網(wǎng)膜其他區(qū)域的血流進行探測。
[0006] (2)利用多束、多角度探測光掃描樣品中的同一點，以便獲得血管中真實的流體 速度。0CT探測光被一個玻璃平板分成兩束，這兩束光會聚在流體中，形成雙光束，雙角度 照明方式，通過分析兩束光探測到的多普勒頻移，可以得到管道中的真實流體速度。這種方 法由于兩路光有延遲，對于頻率域的0CT系統(tǒng)并不適用。另外，可利用由偏振光分束的雙光 束0CT系統(tǒng)，測量視網(wǎng)膜血管中的流速和流量，或利用一個DOVE棱鏡與0CT掃描機構(gòu)同步， 實現(xiàn)了雙光束在視網(wǎng)膜上的環(huán)形掃描。但是這些雙光束系統(tǒng)由兩個邁克耳遜干涉儀構(gòu)成， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)整困難，而且由于探測光安全方面的考慮，每一路探測光的功率要大大低于單 光束系統(tǒng)，這降低了雙光束0CT系統(tǒng)的靈敏度，從而加大了系統(tǒng)的位相噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種測量血液流量的設(shè)備和方法，利用可旋轉(zhuǎn)反光設(shè)備，將單光束光 源對眼睛進行雙角度的探測和掃描，以獲取眼睛內(nèi)血管的血液流量，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無 法精確測量眼睛內(nèi)血管內(nèi)部的血液流量的問題。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] -種測量血液流量的設(shè)備，包括：光源、探測模塊、分光模塊、參考臂模塊、樣品臂 模塊和控制系統(tǒng)；所述光源發(fā)出的光經(jīng)所述分光模塊后分為參考光和探測光，所述參考光 入射至所述參考臂模塊，所述探測光入射至樣品臂模塊；所述樣品臂模塊包括第一透鏡、旋 轉(zhuǎn)中心設(shè)置在所述第一透鏡焦點處的可旋轉(zhuǎn)反射鏡和驅(qū)動所述可旋轉(zhuǎn)反射鏡旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動 裝置；所述第一透鏡的光軸和所述驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)軸同軸；
[0010] 當所述可旋轉(zhuǎn)反射鏡處于第一位置時，所述探測光掃描樣品得到樣品的第一位相 移動信號；
[0011] 當所述可旋轉(zhuǎn)反射鏡處于第二位置時，所述探測光掃描所述樣品得到所述樣品的 第二位相移動信號；
[0012] 所述第一位相移動信號和所述第二位相移動信號分別從所述樣品臂模塊返回，與 從所述參考臂模塊返回的參考光在所述分光模塊處發(fā)生干涉并形成干涉光，所述探測模塊 接收所述干涉光后經(jīng)所述控制系統(tǒng)處理，經(jīng)計算得到樣品的血液流量。
[0013] 進一步地：所述可旋轉(zhuǎn)反射鏡由所述第一位置轉(zhuǎn)到所述第二位置時，驅(qū)動裝置的 旋轉(zhuǎn)角度為180°。
[0014] 進一步地：所述樣品臂模塊還包括一中間開有通孔的第一反射鏡；所述第一反射 鏡的通孔用于供來自分光模塊的探測光通過，其反射面用于反射來自所述可旋轉(zhuǎn)反射鏡反 射的然后經(jīng)所述第一透鏡透射的探測光。
[0015] 進一步地：所述樣品臂模塊還包括設(shè)置在所述分光模塊和所述第一反射鏡之間的 第一反射鏡組；所述第一反射鏡組包括第二反射鏡和第三反射鏡；所述第二反射鏡和所述 第三反射鏡依次反射經(jīng)所述分光模塊發(fā)出的且入射至所述第一透鏡的探測光。
[0016] 進一步地：所述樣品臂模塊還包括掃描單元和二向色鏡；所述掃描單元掃描來自 經(jīng)所述第一反射鏡反射的探測光并將所述探測光傳遞至所述二向色鏡；所述二向色鏡將所 述探測光反射至樣品的血管。
[0017] 進一步地：所述樣品臂模塊還包括設(shè)置在所述掃描單元和所述第一反射鏡之間的 由至少一塊反射鏡組成的第二反射鏡組。
[0018] 進一步地：所述樣品臂模塊還包括預(yù)覽模塊，所述預(yù)覽模塊包括第二透鏡及攝像 器；經(jīng)所述樣品散射返回的探測光依次經(jīng)過所述二向色鏡和所述第二透鏡透射后被所述攝 像器拍攝到，其拍攝到的圖像由控制系統(tǒng)的顯示屏顯示。
[0019] 進一步地：所述樣品臂模塊還包括設(shè)置在所述掃描單元和所述二向色鏡之間的中 繼透鏡。
[0020] 進一步地：所述驅(qū)動裝置為電機。
[0021] 本
【發(fā)明內(nèi)容】
還公布了一種測量血管血液流量的方法，包括如下步驟：
[0022] 依照光路設(shè)置光源、探測模塊、分光模塊、參考臂模塊、樣品臂模塊和控制系統(tǒng)；所 述樣品臂模塊包括：第一透鏡、旋轉(zhuǎn)中心設(shè)置在所述第一透鏡焦點處的可旋轉(zhuǎn)反射鏡和驅(qū) 動所述可旋轉(zhuǎn)反射鏡旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置；所述第一透鏡的光軸和所述驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)軸同 軸；
[0023] 當所述可旋轉(zhuǎn)反射鏡處于第一位置時，探測光經(jīng)樣品臂模塊以第一方向掃描血管 并生成第一位相移動信號；
[0024] 當所述可旋轉(zhuǎn)反射鏡處于第二位置時，探測光經(jīng)樣品臂模塊以第二方向掃描血管 并生成第二位相移動信號；
[0025] 根據(jù)所述第一位相移動信號及第二位相移動信號計算所測血管的血液流量；
[0026] 進一步地：在探測光經(jīng)樣品臂模塊以第二方向掃描血管并生成第二位相移動信號 后，還包括對所述第二位相移動信號進行修正，具體步驟為：
[0027] 利用掃描單元掃描獲得所述第一位相移動信號和所述第二位相移動信號隨時間 變化的關(guān)系；
[0028] 利用插值計算對所述第二位相移動信號進行修正。
[0029] 進一步地：在根據(jù)所述第一位相移動信號及第二位相移動信號計算所測血管的血 液流量之前，還包括：
[0030] 測量所述血管的軸向與X方向的夾角；
[0031] 其中，所述可旋轉(zhuǎn)反射鏡處于第一位置時探測光射入所述血管的第一方向與所述 可旋轉(zhuǎn)反射鏡處于第二位置時探測光射入所述血管的第二方向構(gòu)成X-Z平面，所述X方向 平行于所述X-Z平面的X軸。
[0032] 本
【發(fā)明內(nèi)容】
還公布了一種測量視盤內(nèi)總的血管血液流量的方法，包括如下步驟：
[0033] 在可旋轉(zhuǎn)反射鏡處于第一位置時，掃描單元和驅(qū)動裝置同步轉(zhuǎn)動，探測光以第一 方向環(huán)形掃描視盤內(nèi)所有血管，得到與所有血管一一對應(yīng)的若干第一位相移動信號；
[0034] 在可旋轉(zhuǎn)反射鏡處于第二位置時，掃描單元和驅(qū)動裝置同步轉(zhuǎn)動，探測光以第二 方向且和以可旋轉(zhuǎn)反射鏡處于第一位置時探測光同樣的掃描軌跡掃描視盤內(nèi)所有血管，得 到與所有血管一一對應(yīng)的若干經(jīng)修正后的第二位相移動信號；
[0035] 將所述若干第一位相移動信號和若干第二位相移動信號 配對計算，得到所述 若干單根血管的血液流速；
[0036] 將所述若干單根血管的血液流速取絕對值，經(jīng)計算得到視盤內(nèi)附近所有血管的血 流流量；
[0037] 其中，所述可旋轉(zhuǎn)反射鏡由第一位置轉(zhuǎn)到第二位置時，驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)過的角度為 180。。
[0038] 本發(fā)明的有益的技術(shù)效果：本發(fā)明提供的血液流量測量設(shè)備和方法，通過驅(qū)動裝 置控制可旋轉(zhuǎn)反射鏡的轉(zhuǎn)動，并使驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)動軸和第一透鏡的光軸同軸，當可旋轉(zhuǎn)反 射鏡處于第一位置時系統(tǒng)獲得第一位相移動信號，當可旋轉(zhuǎn)反射鏡處于第二位置時系統(tǒng)獲 得第二位相移動信號，系統(tǒng)通過對第一位相移動信號和第二位相移動信號計算得到待測血 管內(nèi)的血液流速，并進而求得待測血管的血液流量，保證了血管內(nèi)血液流量測量的準確性。 同時，在測量視盤內(nèi)所有血管血液流量時，由于將驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)動軸和第一透鏡的光軸設(shè) 置成同軸，保證了探測光在可旋轉(zhuǎn)反射鏡處于第一位置時環(huán)形掃描所有血管的第一方向和 可旋轉(zhuǎn)反射鏡處于第二位置時探測光環(huán)形以和探測光在第一位置時候同樣的掃描軌跡掃 描血管第二方向所構(gòu)成的夾角α在整個環(huán)形掃描過程中一直保持穩(wěn)定不變，從而使視盤 內(nèi)部血管的血液流速計算更加準確，并進一步準確的求得視盤內(nèi)所有血管的血液流量。
【附圖說明】
[0039] 圖1為本發(fā)明的發(fā)明實施例提供的血液流量測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖2為圖1所示的樣品臂模塊的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041] 圖3為圖2所示的樣品臂模塊的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖4為探測光在可旋轉(zhuǎn)反射鏡處于兩個不同位置時射入眼睛視網(wǎng)膜上的形成的 夾角ct以及與血管B構(gòu)成的幾何空間示意圖；
[0043] 圖5為探測光在血管內(nèi)的掃描軌跡示意圖；
[0044] 圖6為實現(xiàn)圖5所示的掃描軌跡的原理示意圖；
[0045] 圖7為獲得血管的軸向與X方向的夾角的掃描示意圖；
[0046] 圖8為第一位相移動信號及第二位相移動信號隨時間的變化關(guān)系