[发明专利]一种测量血管血液流量的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，尤其涉及一种测量血管血液流量的设备及方法。

背景技术

许多视网膜疾病与非正常的眼部血液流量有关，例如糖尿病引起的视网膜病变、视网膜静脉阻塞以及与年纪有关的黄斑退化。在青光眼病研究中，视网膜供血不足被认为是青光眼病发生和发展的一个可能原因。因此，对视网膜血液流量进行测量对于视网膜疾病的临床诊断、治疗和研究具有重要意义。

光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography，OCT)是一种非侵入的探测技术，它被广泛应用于生物组织的活体截面结构成像。通过测量与深度有关的散射光，OCT可以提供高分辨，高灵敏度的组织结构。同时，OCT技术也可以探测散射光的多普勒频移，以获得流体和样品的运动信息，因而适合用于测量视网膜内的血液流量。遗憾的是，单光束多普勒OCT探测到的频移只与探测光束方向的血液流速有关，而垂直于探测光方向的血流信息不能直接从多普勒频移中得到，无法得到血管内的实际流速。

为了解决上述问题，人们发展了一系列技术来获得血管中的实际流速：

(1)、通过对视网膜进行三维扫描，获得视网膜中血管在空间中的走向，从而确定出探测光的多普勒角度，再利用多普勒角度，计算出实际的流速，但由于视网膜的血管和探测光束接近垂直，这种方法准确度较低。另外，通过连续扫描两个平面或圆环，定出待测血管的空间矢量，进而计算出多普勒角度，得到实际流速。这种方法的测量结果会受到眼动的影响，而且它只能对视盘周围的血管进行测量，无法测量视网膜其他区域的血流情况。

(2)、利用多束、多角度探测光扫描样品中的同一点,以便获得血管中真实的流体速度。OCT探测光被一块玻璃平板分成两束,这两束光会聚在流体中，形成双光束，双角度照明方式，通过分析两束光探测到的多普勒频移，可以得到血管中的真实流体速度。这种方法的缺陷在于：由于两路光之间有时间上的延迟，对于频域OCT系统并不适用。另外，可利用由偏振光分束的双光束OCT系统，测量视网膜血管中的流速和流量，或利用一个DOVE棱镜与OCT扫描机构同步，实现了双光束在视网膜上的环形扫描。但是这些双光束系统由两个迈克耳逊干涉仪构成，结构复杂、调整困难，而且基于探测光安全方面的考虑，每一路探测光的功率要大大低于单光束系统，这降低了双光束OCT系统的灵敏度,从而加大了系统的位相噪声。

为测量视盘内单根血管和视盘内所有血管的流速和流量，则必须要利用眼科检测设备对眼底血管进行扫描，具体请参考图3中对视盘内其中一根血管的线扫描视频截图和图10及图11中对视盘内所有血管的环形扫描示意图。在图3中，黑色的粗线表示探测光扫描眼底血管B的扫描方向，该扫描方向相当于图9中的Y方向.。经过探测光扫描后，得到原始眼底多普勒图像，如图4所示。在图4中，出现了并不需要的背景多普勒，即明暗相间的低频背景多普勒和明显的竖线状的高频背景多普勒。同样的，在进行如图10、图11所示的对视盘内所有血管进行环形扫描的过程中，得到的原始多普勒图像(未图示)中也会出现如图4中所出现的明暗相间的低频背景多普勒和明显的竖线状的高频背景多普勒。经过分析，产生背景多普勒的原因有两点：第一、探测光的主光线没有入射到扫描单元的转动轴上。当扫描单元为X-Y振镜时，即认为Y振镜的转动轴为扫描单元的转动轴。参考图1，当扫描单元为X-Y振镜时，若探测光的主光线落入X-Y振镜501A的转动轴501B上，即认为探测光的主光线处于扫描单元的转动轴上。随着X-Y振镜501A的摆动，探测光的入射方向e与探测光在透镜1成像面d上的扫描方向相互垂直，在此情况下不会引入额外的背景多普勒。参考图2，若探测光的主光线不是落入X-Y振镜501A的转动轴501B上，随着X-Y振镜的摆动，探测光的入射方向e与探测光在透镜1成像面d上的扫描方向不再垂直。假若入射光偏离振镜轴1，振镜扫描角速度为w，透镜1焦距为f，则由此带来频移为(λ₀为探测光的中心波长)。该高频背景多普勒在去除时需要在纵向一条线一条线的去除，且极易找错相应的背景。而背景找错将直接影响测量的准确性；第二，眼睛在检测过程中，眼球会不自主的微微转动，因此探测光不可能一直以同一角度照射眼球的同一位置，这就带来了如图4所示的明暗相间的呈区域状的低频背景多普勒。