[发明专利]一种多光谱三维静脉图像显示装置

说明书

技术领域

本发明是医疗辅助仪器，具体涉及的是一种红外静脉立体成像的虚拟增强显示方法，利用该设备可实现患者静脉的采集，并直接投影到患者的体表上，辅助医生完成静脉穿刺的三维导引。

背景技术

静脉穿刺是一项非常普通而又非常重要的医疗操作，特别是在紧急情况下要迅速抢救危重病人时，能快速穿刺成功显得尤为重要。但要迅速并准确地进行静脉穿刺却并非易事：肥胖病人由于皮下脂肪较厚，静脉较深，静脉穿刺时必须把止血带扎的很紧；水肿病人由于其组织水肿的掩盖，不容易看清和摸到血管，扎紧止血带后，还需要用手指压迫血管穿刺处，并且动作要相当迅速，否则局部水肿又将导致静脉无法看清；年龄小，不合作的儿童，静脉穿刺时常常需要经验非常丰富的护士，并且至少要扎2根止血带；周围循环衰竭病人，尤其是失血性休克病人，其浅表静脉隐没，血管塌陷，其静脉穿刺非常困难。

为了解决静脉血管难以查找的问题，国内外做出了不少相关研究，主要的显影方法由激光扫描式的、透射式的和基于红外光反射式的显示仪显像和基于红外光反射式的反投影显像。

2008年浙江大学现代光学仪器国家重点实验室研究的双波长激光扫描投影显示系统是利用激光扫描来进行显影。其工作原理是红外激光器发射的红外激光经过二相色性反射镜反射，再先后经过行扫描振镜反射和场扫描振镜反射，最后以一定的轨迹扫描患者的皮肤区域。当控制单元打开可见光激光器，可见光先后经过二相色性反射镜、行扫描振镜和场扫描振镜等光学设备照射患者皮肤区域，从而显示出静脉血管的位置信息。

我国南京林康医疗科技有限公司2005年专门针对患者因浅静脉隐匿难辨设计的手背静脉显像系统，它采用独特的光谱(红光)投射原理，大大增强血管与周围组织对比度，使手背静脉清晰可见，同时保留了血管的真实性。

反射式红外成像投影系统是目前该领域研究比较多的。美国的Luminetx公司的技术人员从1999年开始研究反射式红外静脉成像技术，开发成功了静脉观察仪。红外光投射在患者穿刺部位上，含有皮下静脉分布信息的反射红外光被摄像机接受成像，计算机系统对这种图像进行实时增强处理，然后由投影仪投射到患者手臂的表面，使被照区域的皮下静脉轨迹清晰的显示在皮肤上。

然而，这些技术的最终成像都是二维信息，没有血管的深度信息，另外，不同层次的血管成像在二维图像上会产生虚相交的情况，由此带来的问题是在实施穿刺时无法正确把握穿刺的深度，以及虚交点会影响护士对血管的选择。于是，本文提出了利用双目立体视觉对静脉成三维信息图像的显示系统，并能够使所成的像准确投影到皮肤对应区域。

发明内容

本发明的目的是解决由于肥胖、深肤色、贫血、血压过低、红血球增多症、静脉质量差和外周血管收缩等引起的静脉不易查找的问题，以提高静脉穿刺的成功率，减少病患的痛苦，争取抢救的时间。

本发明是利用血液对红外光线的吸收强于周围组织的吸收，红外光线照射在皮肤区域经红外摄像机上所成的图像，其血管较周围组织明显偏暗，由此，就能得到对比度清晰的图像。

本发明由红外多光谱光源(4)、红外摄像头(3)(两个或多个)、可见光截止红外透过滤色片(2)和投影显示单元(7)。其特征为：静脉显影仪有多光谱光源(4)、红外摄像头(3)(两个或多个)、可见光截止红外透过滤色片(2)(两个或多个)和投影显示单元(7)。其中红外多光谱光源(4)包括800nm～940nm不同波长光源的LED分时复用；可见光截止红外透过滤色片(2)安置在红外摄像头(3)的前端，其特性是可有效地滤除可见光，只透过红外波段的光线，以保证红外摄像机采集到的图像成像质量；两个或多个红外摄像头(3)以一定距离安置在患者待检测区域(1)的两侧，然后将两个图像传送到计算处理单元(6)处理后形成具有深度信息的伪彩色图像传送到投影仪；投影仪将得到的图像准确无误的反投射到患者待检测区域(1)。

本发明还可以包括：

1、本发明所采用的红外多光谱光源(4)设计成圆盘的形状，以便在照射区得到均匀的光强。光盘上可安置两圈或多圈的LED灯，每圈的光源是同一种波长，不同波长光源的开关及转换时间可由电路控制，其转换频率要和红外摄像头(3)的采集频率同步。

2、本发明为了得到清晰的图像可使用提高红外光源功率的方法，也可采用提高摄像机采集光强性能的方法，例如：在被测皮肤区域涂水或者凡士林等介质以减少皮肤对红外光的直接反射；设置红外摄像机和光源的角度；在红外摄像机前加光学镜片等方法。