基于側流暗場成像技術的人體微血管三維超微結構的成像系統技術方案

本發明專利技術涉及基于側流暗場成像技術的人體微血管三維超微結構的成像系統，至少包括：用于發射直線傳播的柱狀光線的光源模塊；用于使照射在被測物體表面的光線成為照射位置不變，照射角度改變的圓偏振光的光圈模塊；分光單元；用于將光線集中照射至被測物體表面的暗視野物鏡；用于成像的成像單元；用于呈現圖像的呈像模塊。通過規律性旋轉的光圈模塊，使得進入暗視野物鏡的入射光為環形入射光，并經過暗視野物鏡內部特殊的光線系統，使得出射光以倒錐臺的形式照射到被測物體表面，實現了同一位置被測皮膚內部的微血管超微結構以不同角度的入射光進行照射，滿足光度立體三維成像的原理，實現三維成像，以精確地對縱切面的微血管密度以及微血管超微結構進行數字化定量化。

The imaging system sidestream dark field imaging technique of human microvascular ultrastructure based on 3D

The present invention relates to an imaging system based on sidestream dark field imaging technique of the human microvascular three-dimensional ultrastructure includes at least a light source module for transmitting the columnar rectilinear propagation of light; used to make the light in the measured object surface light irradiation position becomes constant, the aperture module of circularly polarized light irradiation angle change; splitter; for the dark field objective concentrated light irradiation to the measured object surface; imaging unit for imaging; for rendering images like a module. By the regular rotation of the aperture module, which enters the incident light field scotopic an incident light, and after dark field objective internal special lighting system, so that the light in the form of an inverted frustum onto the measured object surface, the microvascular ultrastructure in the same position to be measured in the skin the incident in different angles of light irradiation, meet the principle of photometric stereo 3D imaging, 3D imaging, to accurately on the longitudinal section of the microvessel density and microvessel ultrastructure of digital quantification.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種利用光學成像技術進行醫學診斷的醫療器械，具體的說是一種基于側流暗場成像技術的人體微血管三維超微結構的成像系統。
技術介紹
微循環是指微動脈與微靜脈之間的血液與組織細胞進行物質交換的場所。微循環的功能，形態和代謝的完整是維持人體器官正常功能所不可缺少的條件。通過微循環的研究，便于進一步了解人體各臟器的特殊功能，認知疾病的發病機理，有利于疾病預防，診斷和治療。各種不同的疾病狀態包括糖尿病，高血壓和冠心病等，都會引起微循環的病態，包括微血管管徑，微血管密度以及微血管內的微血管超微結構速度等參數的變化，還能夠對微血管內皮細胞以及微血管內流動的血細胞進行觀測。因此通過了解微血管超微結構情況來把握微循環質量，對于各類疾病的診斷和治療有著極其重要的作用。微血管超微結構情況對健康和疾病診療如此重要，對微血管超微結構情況進行高精度的數字化定量化，實現精確診療就有重大的必要性。為了實現利用微血管超微結構的精確診療，必不可少的需要能夠在無創的情況下對微血管超微結構進行實時高清晰成像并數字化的“無創動態微血管超微結構觀測系統”。在醫學領域，透過皮膚無創地對身體內部進行成像的方式有很多，例如，計算機斷層成像(CT)技術以及核磁共振成像(MRI)技術等等。雖然這些技術產生的早，發展成熟，但是由于設備體積大，分辨率低，實時性差等缺點并不適合對微血管超微結構成像進行使用。其中，側流暗場(SDF)成像技術和正交偏振光譜(OPS)成像技術是對于微血管超微結構進行成像的兩種常用技術。然而，常規的正交偏振光譜(OPS)成像技術中，由于偏振板對于正交偏振光的反射能力有上限，偏振反射光不能100％被過濾掉而造成成像中背景噪聲過大，為了解決這個問題，側流暗場(SDF)成像技術在2007年被提出，其原理如圖1所示。側流暗場成像技術中，首先采用環形LED照明圍繞在成像顯微鏡頭周圍，LED發出的光源同OPS成像技術一樣，是特殊波長的光，但不是偏振光。LED光從顯微鏡頭周圍環形的照射到皮膚上，在皮膚表面發生散射的同時在皮膚內部發生散射。因為顯微鏡頭距離皮膚很近，環狀照射到皮膚上又反射回來的光很難進入鏡頭成像，而內部散射光的照射方向是隨機的，會有一部分照射到顯微鏡頭而在CCD上成像。這樣就避免了皮膚表面反射直接對微血管超微結構進行成像。但是，傳統的側流暗場成像技術只能實現二維成像。利用對二維成像的分析雖然能夠對微血管超微結構流速，微血管管徑，以及橫切面微血管密度進行定量化數字化，但由于二維成像無法取得深度信息，因此對于縱切面的微血管密度和微血管形狀進行分析，二維成像并不能滿足要求。這時就需要對成像設備進行改進，使其具有三維測量的能力，能夠對微血管超微結構進行三維測量以獲取深度信息，精確地對縱切面的微血管密度以及微血管超微結構進行數字化定量化。
技術實現思路
根據上述不足之處，本專利技術的目的在于提供一種基于側流暗場成像技術的人體微血管三維超微結構的成像系統。為實現上述目的，本專利技術的技術方案在于：基于側流暗場成像技術的人體微血管三維超微結構的成像系統，至少包括：用于發射直線傳播的柱狀光線的光源模塊；用于使照射在被測物體表面的光線成為照射位置不變，照射角度改變的圓偏振光的光圈模塊；用于將光線部分透過，部分反射的分光單元；用于將光線集中照射至被測物體表面的暗視野物鏡，由照射到皮膚表面時發生透射并在皮膚內部微血管處發生后向散射的散射光被所述的暗視野物鏡接收并成像；用于成像的成像單元；用于呈現圖像的呈像模塊。優選的是：所述光源模塊包括光源和位于光源照射方向上用于將岀射光轉變為柱狀直線傳播的準直單元。優選的是：所述的光圈模塊包括能阻斷出射光的不透光擋板和用于驅動光圈旋轉的驅動旋轉裝置，所述不透光擋板的邊緣設有透光孔，所述的透光孔設有調光單元。優選的是：所述的調光單元為1/4波長板或者1/4相位差模。優選的是：所述調光單元的兩側設有保護裝置。優選的是：所述保護裝置的兩面涂覆有防反射涂層。優選的是：所述的分光單元為半透鏡或者非偏振分光器中的任意一種。優選的是：所述分光單元的側部設有阻斷透過分光單元的光線的遮光板。優選的是：所述的準直單元與分光單元之間設有直角反射平面鏡。優選的是：所述的光源模塊、光圈模塊、分光單元、暗視野物鏡、成像單元和呈像模塊的外周設有固定框架。本專利技術的有益效果在于：(1)通過規律性旋轉的光圈模塊，使得進入暗視野物鏡的入射光為環形入射光，并經過暗視野物鏡內部特殊的光線系統，使得出射光以倒錐臺的形式照射到被測物體表面，實現了同一位置被測皮膚內部的微血管超微結構以不同角度的入射光進行照射，滿足光度立體三維成像的原理，實現三維成像，以精確地對縱切面的微血管密度以及微血管超微結構進行數字化定量化。(2)通過旋轉的光圈模塊與暗視野物鏡的配合，僅需要一個成像系統，即可實現三維成像，避免了傳統三維成像系統中需要多個二維成像系統組合實現，使得本系統結構簡單小巧，操作方便，降低了成本，這在實際應用推廣過程中十分重要。(3)通過光圈模塊部分的調光單元，將線偏振光變為圓偏振光，增加了光的利用效率，提高了成像的清晰度，為三維成像提供了保證，并為進行實時的三維測量微血管超微結構提供了可能。(4)本裝置可以對微血管超微結構進行實時的三維測量，且成像效果清晰，這對于某些疾病的預防、診斷和治療而言是一項革命性的專利技術創造。附圖說明圖1是本專利技術
技術介紹
的設備原理圖；圖2是本專利技術實施例1的光線原理圖；圖3是本專利技術實施例1的結構示意圖；圖4是本專利技術實施例2的光線原理圖；圖5是本專利技術實施例2的結構示意圖；圖6是本專利技術擋板的結構示意圖；圖7是本專利技術光圈模塊的結構示意圖。圖中，1-光源；2-準直單元；3-擋板；4-分光單元；5-暗視野物鏡；6-遮光板；7-呈像模塊；8-驅動旋轉裝置；9-固定框架；10-直角反射平面鏡；11-透光孔；12-成像單元；13-保護裝置。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術做進一步說明。本專利技術涉及基于側流暗場成像技術的人體微血管三維超微結構的成像系統，至少包括：用于發射直線傳播的柱狀光線的光源模塊；用于使照射在被測物體表面的光線成為照射位置不變，照射角度改變的圓偏振光的光圈模塊；用于將光線部分透過，部分反射的分光單元；用于將光線集中照射至被測物體表面的暗視野物鏡，由照射到皮膚表面時發生透射并在皮膚內部微血管處發生后向散射的散射光被所述的暗視野物鏡接收并成像；用于成像的成像單元；用于呈現圖像的呈像模塊。其中，根據是否設有直角反射平面鏡分為兩個實施例具體描述。實施例1如圖2-3所示的基于側流暗場成像技術的人體微血管三維超微結構的成像系統，至少包括：用于發射直線傳播的柱狀光線的光源模塊；用于使照射在被測物體表面的光線成為照射位置不變，照射角度改變的圓偏振光的光圈模塊；用于將光線部分透過，部分反射的分光單元；用于將光線集中照射至被測物體表面的暗視野物鏡，由照射到皮膚表面時發生透射并在皮膚內部微血管處發生后向散射的散射光被所述的暗視野物鏡接收并成像；用于成像的成像單元；用于呈現圖像的呈像模塊。進一步的，光源模塊包括光源和位于光源照射方向上用于將岀射光轉變為柱狀直線傳播的準直單元。具體的說，光源為1能夠發出線偏振光的鍍偏振膜的LED或者半導體激光器。眾所周知本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于側流暗場成像技術的人體微血管三維超微結構的成像系統，其特征在于：至少包括：用于發射直線傳播的柱狀光線的光源模塊；用于使照射在被測物體表面的光線成為照射位置不變，照射角度改變的圓偏振光的光圈模塊；用于將光線部分透過，部分反射的分光單元(4)；用于將光線集中照射至被測物體表面的暗視野物鏡(5)，由照射到皮膚表面時發生透射并在皮膚內部微血管處發生后向散射的散射光被所述的暗視野物鏡(5)接收并成像；用于成像的成像單元(12)；用于呈現圖像的呈像模塊(7)。

【技術特征摘要】
1.基于側流暗場成像技術的人體微血管三維超微結構的成像系統，其特征在于：至少包括：用于發射直線傳播的柱狀光線的光源模塊；用于使照射在被測物體表面的光線成為照射位置不變，照射角度改變的圓偏振光的光圈模塊；用于將光線部分透過，部分反射的分光單元(4)；用于將光線集中照射至被測物體表面的暗視野物鏡(5)，由照射到皮膚表面時發生透射并在皮膚內部微血管處發生后向散射的散射光被所述的暗視野物鏡(5)接收并成像；用于成像的成像單元(12)；用于呈現圖像的呈像模塊(7)。2.根據權利要求1所述的基于側流暗場成像技術的人體微血管三維超微結構的成像系統，其特征在于：所述光源模塊包括光源(1)和位于光源(1)照射方向上用于將岀射光轉變為柱狀直線傳播的準直單元(2)。3.根據權利要求1所述的基于側流暗場成像技術的人體微血管三維超微結構的成像系統，其特征在于：所述的光圈模塊包括能阻斷出射光的不透光擋板(3)和用于驅動光圈旋轉的驅動旋轉裝置，所述不透光擋板(3)的邊緣設有透光孔(11)，所述的透光孔設有調光單元。4.根據權利要求3所述的基于側流暗場成像技術的人體微血管三維超微結構的成像系統，其特征在于：所述的調...

【專利技術屬性】
技術研發人員：董蒨，于綦悅，魏賓，夏楠，
申請(專利權)人：青島大學附屬醫院，
類型：發明
國別省市：山東;37