[发明专利]扫描式人体微血管超微结构三维成像系统

说明书

本发明涉及一种扫描式人体微血管超微结构三维成像系统，至少包括：用于发射柱状直线传播的出射光的光源模块；用于使光线进行逐点传播的扫描模块；用于将光线部分反射，部分透过的分光单元；用于将光线集中一点照射到被测物体，并将微血流信息进行放大的扫描物镜；用于成像的成像模块；用于呈现图像的呈像模块。通过扫描模块，利用OPS成像原理，将皮肤内部的微血管超微结构信息以光点的形式进行采集，同时通过逐点扫描，将成像光点亮度的信息进行组合，复原出微血管超微结构的三维立体形状，且扫描模块逐点扫描的速度非常快，实现微血管超微结构的实时三维检测，以精确地对纵切面的微血管密度、微血管形状以及微血管内皮细胞和血细胞的形状等进行数字化定量化。

技术领域

本发明涉及一种利用光学成像技术进行医学诊断的医疗器械，具体的说是一种扫描式人体微血管超微结构三维成像系统。

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。为了实现利用微血流的精确诊疗，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三维观测系统”。

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：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。

然而，常规的正交偏振光谱(OPS)成像技术只能呈现二维图像，利用对二维成像的分析虽然能够对微血流流速，微血管管径，以及横切面微血管密度进行定量化数字化，但由于二维成像无法取得深度信息，因此对于纵切面的微血管密度和微血管形状进行分析，二维成像并不能满足要求。这时就需要对成像设备进行改进，使其具有三维测量的能力，能够对微血管进行三维测量以获取深度信息，精确地对纵切面的微血管密度以及微血管形状、微血管内皮细胞和血细胞等微血管超微结构进行数字化定量化。

发明内容

根据上述不足之处，本发明的目的在于提供一种扫描式人体微血管超微结构三维成像系统。