[发明专利]大视场多模态成像系统

说明书

本发明提出了一种大视场多模态成像系统包括：照明子系统；无穷远中继成像子系统；数据处理子系统，用于根据图像传感器接收的散斑信号计算待测区域的血流速度，以及根据图像传感器接收的反射光强信号计算待测区域的血红蛋白浓度，并根据获得的血流速度与血红蛋白浓度配准计算得到相对氧代谢率。本发明实施例的大视场多模态成像系统通过增加无穷远中继成像子系统，便于在中继子系统中插入分光组件，提供更多的成像光路，无需切换光源，实现血流速度和血红蛋白浓度的数据采集，利于进行实时地、大视场多模态组织血液动力学参数监测。

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其是涉及一种大视场多模态成像系统。

背景技术

同时监测组织的诸如血流、血氧、血容量等血液动力学参数具有重要的临床意义，有助于评估生理或者病理状态。

相关技术中，通过激光散斑血流成像技术分析动态散斑图样的波动来计算相对血流量，具有实时、全场、非接触的优点，已有广泛的临床应用。有文献报道将LSCI(Laserspeckle signal，激光散斑信号)、OIS(Optical intrinsic signal imaging)和荧光成像技术等其他技术结合起来，实现对血液动力学信号的多模态监测。

然而，对于临床上宏观信息的获得，目前采用的大视场的照相镜头大多具有标准接口例如C口、F口，由于其后工作距较短不足以插入分光或者滤光原件，因此目前的照相镜头多数是通过切换光源实现的，这极大地降低了成像系统的时间分辨率，不利于进行实时的、大视场多模态组织血液动力学参数监测。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种大视场多模态成像系统，该系统的物镜后工作距较大，便于分光元件的插入，可以提高成像系统的时间分辨率，利于进行实时的、大视场多模态组织血液动力学参数监测。

为了达到上述目的，本发明的第一方面实施例提出的大视场多模态成像系统包括：照明子系统，用于提供激光光束和LED光束并耦合成检测光束，检测光束照射至样品的待测区域上，产生散斑信号和反射光强信号；无穷远中继成像子系统，依次包括物镜、主中继镜组、分光组件、若干个副中继镜组、与每个副中继镜组分别对应设置的图像传感器；所述主中继镜组通过所述物镜采集携带散斑信号和反射光强信号的检测光束；所述检测光束经过所述分光组件后，被分光成携带散斑信号的激光光束和携带反射光强信号的LED光束，携带散斑信号的激光光束和携带反射光强信号的LED光束分别通过不同的副中继镜组后被对应的图像传感器接收；数据处理子系统，用于根据图像传感器接收的散斑信号计算待测区域的血流速度，以及根据图像传感器接收的反射光强信号计算待测区域的血红蛋白浓度，并根据获得的血流速度与血红蛋白浓度配准计算得到相对氧代谢率。

根据本发明实施例的大视场多模态成像系统，通过增加无穷远中继成像子系统，并在该子系统的物镜与图像传感器之间设置主中继镜组和若干个副中继镜组，可以增加物镜后工作距，便于插入分光组件，以及便于系统的扩展，以及通过图像传感器获得携带散斑信号的激光光束和携带反射光强信号的LED光束，数据处理子系统根据图像传感器接收到的散斑信号计算待测区域的血流速度，以及根据接收到的反射光强信号计算血红蛋白浓度，并根据获得的血流速度与血红蛋白浓度配准计算得到相对氧代谢率，实现血流速度、血红蛋白浓度和相对氧代谢率的检测，利于进行实时地、大视场多模态组织血液动力学参数监测。

在一些实施例中，所述的大视场多模态成像系统用于采集携带有散斑信号的激光光速的图像传感器为单色相机。

在一些实施例中，所述数据处理子系统采用激光散斑衬比成像的方法计算所述待测区域的血流速度，衬比K与血流速度v的数学公式如下：

其中，τ_c是电场去相关时间，T为曝光时间，β是一个与探测器尺寸、散斑尺寸和偏振有关的量，v为血流速度，速度v和衬比K的关系可近似表示为v∝1/K²；衬比K通过一个空间滑动窗口进行计算得到：