[发明专利]一种基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度检测方法

摘要

本发明涉及一种基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度检测装置及方法，该装置包括同步触发源、数据处理系统、面阵LED光源、分光镜、接目物镜、成像物镜、CCD彩色相机及安装在CCD彩色相机上的拜尔滤镜；面阵LED光源由两种波长LED灯交替串联组成；同步触发源用于向面阵LED光源及CCD彩色相机发出同步信号，同步信号发出时，面阵LED光源同时发出两种波长的光到达分光镜，分光镜反射光到接目物镜并到达正对接目物镜的眼底，光从眼底反射后再次进入接目物镜并透过分光镜进入成像物镜，CCD彩色相机采集通过成像物镜的两种波长的光形成的散斑图像并将其传输至数据处理系统进行处理以得到血氧饱和度。本发明对人体无任何损伤，检测的血氧饱和度的精度高。

主权项

1.一种基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度检测方法，其特征在于，所述检测方法使用的装置，包括同步触发源(8)、数据处理系统(9)、面阵LED光源(7)、分光镜(4)、接目物镜(5)、成像物镜(3)、CCD彩色相机(1)及安装在CCD彩色相机(1)上的拜尔滤镜(2)；面阵LED光源(7)由两种波长LED灯交替串联组成；同步触发源(8)用于向面阵LED光源(7)及CCD彩色相机(1)发出同步信号，同步信号发出时，面阵LED光源(7)同时发出两种波长的光到达分光镜(4)，分光镜(4)反射光到接目物镜(5)并到达正对接目物镜(5)的眼底，光从眼底反射后再次进入接目物镜(5)并透过分光镜(4)进入成像物镜(3)，CCD彩色相机(1)采集通过成像物镜(3)的两种波长的光形成的散斑图像并将其传输至数据处理系统(9)进行处理以得到血氧饱和度；所述检测方法包括如下步骤：S1.设置CCD彩色相机(1)的采集速度及曝光时间，使得血红细胞进出像素单元的成像范围时，局域的浓度变化引起动态散斑干涉强度的变化；将眼睛(6)正对接目物镜(5)；S2.同步触发源(8)以频率f0向面阵LED光源(7)及CCD彩色相机(1)发出n次同步信号，n次触发面阵LED光源(7)同时发出波长为λ1和λ2的光到达分光镜(4)，分光镜(4)反射光到接目物镜(5)并到达眼底，光从眼底反射后再次进入接目物镜(5)并透过分光镜(4)进入成像物镜(3)，同时，n次触发CCD彩色相机(1)采集通过成像物镜(3)的波长为λ1和λ2的光形成的散斑图像，其中，λ1＝532nm，λ2＝632nm；S3.将CCD彩色相机(1)采集的通过成像物镜(3)的波长为λ1和λ2的光形成的散斑图像传输至数据处理系统(9)进行处理以得到眼底血流的血氧饱和度，包括如下步骤：S31.根据CCD彩色相机(1)像素点的分布，将对应的波长为λ1和λ2的光形成的散斑图像分离出来；S32.对分离出的波长为λ1和λ2的光分别形成的散斑图像中的每个像素点进行快速傅里叶变换，以将CCD彩色相机(1)接收的时域散斑强度信号沿着时间序列转变为频域散斑强度信号；S33.对频域散斑强度信号进行滤波处理，以将反映背景信息的低频信号和反映血液流动的高频信号分离出来，其中，低频信号为静态散斑信号，高频信号为动态散斑信号；S34.对分离出来的低频信号和高频信号分别进行逆傅里叶变换，以得到静态散斑信号强度和动态散斑信号强度和S35.透过生物组织的光强可以表示为： I = I 0 e - ϵ 0 C 0 L e - ϵ HbO 2 C HbO 2 L e - ϵ H b C H b L - - - ( 1 ) ]]>其中，I为透射光强，I0为入射光强，ε0为背景信息的光吸收系数，C0为背景信息的光吸收物质浓度，L为光路径长度；根据Beer-Lambert定律，(1)式能表示为(2)式： I s λ 1 = ( I s λ 1 + I d λ 1 ) e - ϵ HbO 2 λ 1 C HbO 2 L e - ϵ H b λ 1 C H b L I s λ 2 = ( I s λ 2 + I d λ 2 ) e - ϵ HbO 2 λ 2 C HbO 2 L e - ϵ H b λ 2 C H b L - - - ( 2 ) ]]>其中，为氧合血红蛋白的光吸收系数，为氧合血红蛋白的浓度，εHb为脱氧血红蛋白的光吸收系数，cHb为脱氧血红蛋白的浓度；及εHb在波长为λ1和λ2时的光吸收系数为常数；S36.对(2)式进行计算，得到氧合血红蛋白的含量和脱氧血红蛋白的含量CHb； C H b = 1 L ϵ HbO 2 λ 2 ln ( 1 + I d λ 1 I s λ 1 ) - ϵ H b O 2 λ 1 ln ( 1 + I d λ 2 I s λ 2 ) ϵ HbO 2 λ 1 ϵ H b λ 2 - ϵ HbO 2 λ 2 ϵ H b λ 1 C HbO 2 = 1 L ϵ H b λ 1 ln ( 1 + I d λ 2 I s λ 2 ) - ϵ H b λ 2 ln ( 1 + I d λ 1 I s λ 1 ) ϵ HbO 2 λ 1 ϵ H b λ 2 - ϵ HbO 2 λ 2 ϵ H b λ 1 - - - ( 3 ) ]]>S37.根据血氧饱和度公式(4)计算眼底血流的血氧饱和度； SO 2 = C HbO 2 C HbO 2 + C H b - - - ( 4 ) ]]>其中，SO2即为眼底血流的血氧饱和度。