基于侧流暗场成像技术的人体微血管三维超微结构的成像系统技术方案

本发明专利技术涉及基于侧流暗场成像技术的人体微血管三维超微结构的成像系统，至少包括：用于发射直线传播的柱状光线的光源模块；用于使照射在被测物体表面的光线成为照射位置不变，照射角度改变的圆偏振光的光圈模块；分光单元；用于将光线集中照射至被测物体表面的暗视野物镜；用于成像的成像单元；用于呈现图像的呈像模块。通过规律性旋转的光圈模块，使得进入暗视野物镜的入射光为环形入射光，并经过暗视野物镜内部特殊的光线系统，使得出射光以倒锥台的形式照射到被测物体表面，实现了同一位置被测皮肤内部的微血管超微结构以不同角度的入射光进行照射，满足光度立体三维成像的原理，实现三维成像，以精确地对纵切面的微血管密度以及微血管超微结构进行数字化定量化。

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.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用光学成像技术进行医学诊断的医疗器械，具体的说是一种基于侧流暗场成像技术的人体微血管三维超微结构的成像系统。
技术介绍
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管超微结构速度等参数的变化，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。为了实现利用微血管超微结构的精确诊疗，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管超微结构成像进行使用。其中，侧流暗场(SDF)成像技术和正交偏振光谱(OPS)成像技术是对于微血管超微结构进行成像的两种常用技术。然而，常规的正交偏振光谱(OPS)成像技术中，由于偏振板对于正交偏振光的反射能力有上限，偏振反射光不能100％被过滤掉而造成成像中背景噪声过大，为了解决这个问题，侧流暗场(SDF)成像技术在2007年被提出，其原理如图1所示。侧流暗场成像技术中，首先采用环形LED照明围绕在成像显微镜头周围，LED发出的光源同OPS成像技术一样，是特殊波长的光，但不是偏振光。LED光从显微镜头周围环形的照射到皮肤上，在皮肤表面发生散射的同时在皮肤内部发生散射。因为显微镜头距离皮肤很近，环状照射到皮肤上又反射回来的光很难进入镜头成像，而内部散射光的照射方向是随机的，会有一部分照射到显微镜头而在CCD上成像。这样就避免了皮肤表面反射直接对微血管超微结构进行成像。但是，传统的侧流暗场成像技术只能实现二维成像。利用对二维成像的分析虽然能够对微血管超微结构流速，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，能够对微血管超微结构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超微结构进行数字化定量化。
技术实现思路
根据上述不足之处，本专利技术的目的在于提供一种基于侧流暗场成像技术的人体微血管三维超微结构的成像系统。为实现上述目的，本专利技术的技术方案在于：基于侧流暗场成像技术的人体微血管三维超微结构的成像系统，至少包括：用于发射直线传播的柱状光线的光源模块；用于使照射在被测物体表面的光线成为照射位置不变，照射角度改变的圆偏振光的光圈模块；用于将光线部分透过，部分反射的分光单元；用于将光线集中照射至被测物体表面的暗视野物镜，由照射到皮肤表面时发生透射并在皮肤内部微血管处发生后向散射的散射光被所述的暗视野物镜接收并成像；用于成像的成像单元；用于呈现图像的呈像模块。优选的是：所述光源模块包括光源和位于光源照射方向上用于将岀射光转变为柱状直线传播的准直单元。优选的是：所述的光圈模块包括能阻断出射光的不透光挡板和用于驱动光圈旋转的驱动旋转装置，所述不透光挡板的边缘设有透光孔，所述的透光孔设有调光单元。优选的是：所述的调光单元为1/4波长板或者1/4相位差模。优选的是：所述调光单元的两侧设有保护装置。优选的是：所述保护装置的两面涂覆有防反射涂层。优选的是：所述的分光单元为半透镜或者非偏振分光器中的任意一种。优选的是：所述分光单元的侧部设有阻断透过分光单元的光线的遮光板。优选的是：所述的准直单元与分光单元之间设有直角反射平面镜。优选的是：所述的光源模块、光圈模块、分光单元、暗视野物镜、成像单元和呈像模块的外周设有固定框架。本专利技术的有益效果在于：(1)通过规律性旋转的光圈模块，使得进入暗视野物镜的入射光为环形入射光，并经过暗视野物镜内部特殊的光线系统，使得出射光以倒锥台的形式照射到被测物体表面，实现了同一位置被测皮肤内部的微血管超微结构以不同角度的入射光进行照射，满足光度立体三维成像的原理，实现三维成像，以精确地对纵切面的微血管密度以及微血管超微结构进行数字化定量化。(2)通过旋转的光圈模块与暗视野物镜的配合，仅需要一个成像系统，即可实现三维成像，避免了传统三维成像系统中需要多个二维成像系统组合实现，使得本系统结构简单小巧，操作方便，降低了成本，这在实际应用推广过程中十分重要。(3)通过光圈模块部分的调光单元，将线偏振光变为圆偏振光，增加了光的利用效率，提高了成像的清晰度，为三维成像提供了保证，并为进行实时的三维测量微血管超微结构提供了可能。(4)本装置可以对微血管超微结构进行实时的三维测量，且成像效果清晰，这对于某些疾病的预防、诊断和治疗而言是一项革命性的专利技术创造。附图说明图1是本专利技术
技术介绍
的设备原理图；图2是本专利技术实施例1的光线原理图；图3是本专利技术实施例1的结构示意图；图4是本专利技术实施例2的光线原理图；图5是本专利技术实施例2的结构示意图；图6是本专利技术挡板的结构示意图；图7是本专利技术光圈模块的结构示意图。图中，1-光源；2-准直单元；3-挡板；4-分光单元；5-暗视野物镜；6-遮光板；7-呈像模块；8-驱动旋转装置；9-固定框架；10-直角反射平面镜；11-透光孔；12-成像单元；13-保护装置。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。本专利技术涉及基于侧流暗场成像技术的人体微血管三维超微结构的成像系统，至少包括：用于发射直线传播的柱状光线的光源模块；用于使照射在被测物体表面的光线成为照射位置不变，照射角度改变的圆偏振光的光圈模块；用于将光线部分透过，部分反射的分光单元；用于将光线集中照射至被测物体表面的暗视野物镜，由照射到皮肤表面时发生透射并在皮肤内部微血管处发生后向散射的散射光被所述的暗视野物镜接收并成像；用于成像的成像单元；用于呈现图像的呈像模块。其中，根据是否设有直角反射平面镜分为两个实施例具体描述。实施例1如图2-3所示的基于侧流暗场成像技术的人体微血管三维超微结构的成像系统，至少包括：用于发射直线传播的柱状光线的光源模块；用于使照射在被测物体表面的光线成为照射位置不变，照射角度改变的圆偏振光的光圈模块；用于将光线部分透过，部分反射的分光单元；用于将光线集中照射至被测物体表面的暗视野物镜，由照射到皮肤表面时发生透射并在皮肤内部微血管处发生后向散射的散射光被所述的暗视野物镜接收并成像；用于成像的成像单元；用于呈现图像的呈像模块。进一步的，光源模块包括光源和位于光源照射方向上用于将岀射光转变为柱状直线传播的准直单元。具体的说，光源为1能够发出线偏振光的镀偏振膜的LED或者半导体激光器。众所周知本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于侧流暗场成像技术的人体微血管三维超微结构的成像系统，其特征在于：至少包括：用于发射直线传播的柱状光线的光源模块；用于使照射在被测物体表面的光线成为照射位置不变，照射角度改变的圆偏振光的光圈模块；用于将光线部分透过，部分反射的分光单元(4)；用于将光线集中照射至被测物体表面的暗视野物镜(5)，由照射到皮肤表面时发生透射并在皮肤内部微血管处发生后向散射的散射光被所述的暗视野物镜(5)接收并成像；用于成像的成像单元(12)；用于呈现图像的呈像模块(7)。

【技术特征摘要】
1.基于侧流暗场成像技术的人体微血管三维超微结构的成像系统，其特征在于：至少包括：用于发射直线传播的柱状光线的光源模块；用于使照射在被测物体表面的光线成为照射位置不变，照射角度改变的圆偏振光的光圈模块；用于将光线部分透过，部分反射的分光单元(4)；用于将光线集中照射至被测物体表面的暗视野物镜(5)，由照射到皮肤表面时发生透射并在皮肤内部微血管处发生后向散射的散射光被所述的暗视野物镜(5)接收并成像；用于成像的成像单元(12)；用于呈现图像的呈像模块(7)。2.根据权利要求1所述的基于侧流暗场成像技术的人体微血管三维超微结构的成像系统，其特征在于：所述光源模块包括光源(1)和位于光源(1)照射方向上用于将岀射光转变为柱状直线传播的准直单元(2)。3.根据权利要求1所述的基于侧流暗场成像技术的人体微血管三维超微结构的成像系统，其特征在于：所述的光圈模块包括能阻断出射光的不透光挡板(3)和用于驱动光圈旋转的驱动旋转装置，所述不透光挡板(3)的边缘设有透光孔(11)，所述的透光孔设有调光单元。4.根据权利要求3所述的基于侧流暗场成像技术的人体微血管三维超微结构的成像系统，其特征在于：所述的调...

【专利技术属性】
技术研发人员：董蒨，于綦悦，魏宾，夏楠，
申请(专利权)人：青岛大学附属医院，
类型：发明
国别省市：山东;37