一种血液流速的测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种血液流速的测量装置及方法，所述装置包括分光模块、连接在所述分光模块两侧的光源模块、探测模块和计算设备，与参考臂模块和样品臂模块；分光模块将光源模块发射探测光分解成传输至参考臂模块的第一探测光和传输至样品臂模块的第二探测光，并将参考臂模块反射回来的参考光和样品臂模块反馈回来的至少一束信号光进行干涉，形成干涉光传输至探测模块；计算设备通过探测模块获取所述干涉光进行处理，得到所述信号光对应的位相移动信号，进而根据预设的血液流速公式计算眼睛的血液流速。本发明专利技术能够用一个探测器将两个探测方向上的频移信号同时记录下来，以实现单一光源、单一探测器、同时采集两个血流分方向多普勒信号,最终实现测量血流的真实流速。

A Measuring Device and Method of Blood Flow Velocity

The invention discloses a measuring device and method for blood flow rate, which comprises a light splitting module, a light source module connected to both sides of the light splitting module, a detection module and a computing device, and a reference arm module and a sample arm module; the light splitting module decomposes the light emitted by the light source module into a first probe light transmitted to the reference arm module and a second probe transmitted to the sample arm module. The interference light is transmitted to the detection module by interfering at least one beam of signal light reflected from the reference arm module and the sample arm module. The calculating device obtains the phase shift signal corresponding to the signal light through the detection module for processing, and then calculates the blood flow velocity of the eye according to the preset blood flow velocity formula. The invention can record the frequency shift signals in two detection directions at the same time with one detector, so as to realize a single light source, a single detector, and simultaneously collect two direction-dividing Doppler signals of blood flow, and finally realize the real flow velocity measurement of blood flow.

【技术实现步骤摘要】
一种血液流速的测量装置及方法
本专利技术涉及光电子
，尤其涉及一种血液流速的测量装置及方法。
技术介绍
研究表明，眼底灌注异常与糖尿病性视网膜病变、青光眼、视网膜静脉闭塞以及年龄相关性黄斑变性等一系列眼底疾病密切相关。目前视网膜血管相关疾病检测的金标准是基于荧光对照剂的荧光血管造影(FA)和indocyanine血管造影术(ICGA)。但这种荧光造影技术只能观察到血管的分布和流动信息，无法通过计算得到血液的流速信息。因此，发展一种技术对视网膜血液流速进行测量对于视网膜疾病的临床诊断、治疗和研究具有重要的意义。光学相干层析成像技术(OpticalCoherenceTomography，OCT)是一种非侵入性的探测技术。OCT技术现已被广泛应用于生物组织的活体截面结构成像。通过测量与深度相关的散射光，OCT可以提供高分辨率、高灵敏度的组织结构。同时，OCT技术也可以探测散射光的多普勒频移信号，以获得流体或样本的运动信息，因而相对于其他技术更适合用于测量视网膜内的血液流速。部分科研团队运用多普勒OCT技术且只用一束OCT探测光就能够完成对血流速的测量，但这种单光束的方法还需要进一步测量探测光入射方向与血管之间的多普勒夹角，并且垂直于探测光方向的血流信息无法直接从多普勒频移信息中得到。因此这种单光束的测量方法受到了很大的局限性。为了克服单光束的上述问题，人们逐渐将重点放在了运用多普勒OCT实现双光束法测量血流速上。其本质是要知道两个探测光束之间的夹角，并且不同光束上的探测信号要尽量同时采集，否则会受眼动影响测量精确度。2000年Dave等人基于多普勒OCT第一次运用沃拉斯顿棱镜将一束探测光分解成两束正交偏振态的双光束测量方法，实现了体外的双光束测量液体流速。但该方法运用两个探测器分别接收两个探测方向的血流多普勒信号，增加了设备成本和系统复杂性。同时该方案只适合于体外测量无法用于眼底测量。2007年Pedersen等人将一片玻璃平板插入一束探测光束的一半位置处，即光束的一半透过玻璃板，另外一半不经过玻璃板，以期望通过这种延迟编码的方法实现双光束的同时血流速测量。虽然该方法比较简单，且能将不同方向上的探测信号同时呈现在同一张图中，但实际上该方法得到的单一方向上的频移信号只有总信号的1/4，大大降低了系统的灵敏度，增加了系统的位相噪声。同时，该探测光到达眼底时，两部分被不同程度延迟编码的光束之间的夹角会比较小，影响测量的方便性和可操作性。2008年WangYimin等人通过围绕视盘连续扫描两个半径不相同的同心圆，第一次实现了双光束的分时测量得到眼底血流总量。但该方法仍然需要计算血流的流动方向，导致计算过于复杂。又由于两个连续同心圆不是同时测量的，所以准确性易受眼动影响。2013年Blatter等人搭建了基于道威棱镜的OCT系统来实现双光束的同时血流速测量，但该方法同样运用了双探测器的复杂结构，不易推广。现有技术已实现利用一个倾斜放置的旋转的反光镜或玻璃平行平板同样也实现了双光束的分时血流速的测量，但与WangYimin等人提出的方案类似，该技术也是分时采集两个探测方向的信号，增加了计算的困难度，且易受眼动影响。综上，本专利技术的专利技术人发现，现有双光束多普勒OCT测量血流速的技术中，要么是两个探测光束是分时测量的，容易受眼动影响准确性；要么是两探测光束同时测量但利用两个探测器分别接收两个探测方向的信号，增加了系统的复杂度和成本；要么是两探测光束同时测量并且用同一个探测器同时探测两个方向的信号，但每一个探测方向探测的信号只有总信号的1/4，降低了系统灵敏度，增加了位相噪声。因此，还没有一个完美的技术方案实现两个探测光束同时测量并且用同一个探测器同时探测两个方向的信号，并且还能保证两个方向的信号强度不会衰弱。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种血液流速的测量装置及方法，能够将两个探测方向上的频移信号用一个探测器同时记录下来，以实现单一光源、单一探测器、同时采集两个血流分方向多普勒信号,最终实现测量血流的真实流速。为解决上述问题，本专利技术的一个实施例提供一种血液流速的测量装置，包括：分光模块、连接在所述分光模块一侧的光源模块、探测模块和计算设备，以及连接在所述分光模块另一侧的参考臂模块和样品臂模块；所述分光模块将所述光源模块发射探测光分解成传输至所述参考臂模块的第一探测光和传输至所述样品臂模块的第二探测光，并将所述参考臂模块反射回来的参考光和所述样品臂模块反馈回来的至少一束信号光进行干涉，形成干涉光传输至所述探测模块；所述计算设备通过所述探测模块获取所述干涉光进行处理，得到所述信号光对应的位相移动信号，进而根据预设的血液流速公式计算眼睛的血液流速。进一步地，所述样品臂模块包括分束模块和扫描单元；所述信号光，为所述第二探测光经所述分束模块分解成两束相互平行且具有光程差的第三探测光和第四探测光，并被所述扫描单元用以扫描眼睛后所形成。进一步地，所述扫描单元扫描眼睛的方式为：控制所述第三探测光和所述第四探测光以相同的扫描方向和相同的扫描轨迹，对眼睛的血管进行同时扫描；或者，控制所述第三探测光和所述第四探测光以相同的扫描方向和相同的环形扫描轨迹，对眼睛流入和流出视网膜的所有血管绕视盘进行环形扫描。进一步地，所述分束模块，包括光轴与探测光的光轴共轴的第一透镜、可旋转的沃拉斯顿棱镜和第二透镜，以及插入第三探测光或第四探测光中任一束的延迟编码模块。进一步地，所述样品臂模块，还包括带动所述分束模块以所述第二探测光的光轴为旋转轴同步旋转的驱动装置。进一步地，所述血液流速公式为：其中，λ0为探测光的中心波长，n为血管B内的血液折射率，τ为OCT系统两个相邻光线扫描的时间间隔，α为所述第三探测光和所述第四探测光在眼睛内部的夹角。β为扫描轨迹线与血管内血液流速之间的夹角。本专利技术的一个实施例还提供了一种血液流速的测量方法，包括：控制光源模块向分光模块发射探测光，以使所述分光模块按预设比例将所述探测光分解形成的第一探测光和第二探测光分别传输至所述参考臂模块和所述样品臂模块；所述参考臂模块将所述第一探测光按原路反射回所述分光模块，作为参考光；控制样品臂模块中带动所述分束模块以所述第二探测光的光轴为旋转轴同步旋转的驱动装置和扫描单元的旋转，利用所述第二探测光分解形成的两束光轴相互平行且具有光程差的第三探测光和第四探测光对眼睛进行扫描，并将扫描后分别与所述第三探测光和所述第四探测光对应的两束信号光按原路返回所述分光模块，以使所述分光模块将两束信号光分别与所述参考光进行干涉所形成干涉光；通过探测模块获取所述干涉光，并根据所述干涉光得到与两束信号光对应的两个位相移动信号，进而计算得到眼睛中血管的血液流速。进一步地，所述利用所述第二探测光分解形成的两束光轴相互平行且具有光程差的第三探测光和第四探测光对眼睛进行扫描，具体为：利用扫描单元控制所述第三探测光和所述第四探测光以相同的扫描方向和相同的扫描轨迹，对眼睛的血管进行同时扫描；或者，利用扫描单元控制所述第三探测光和所述第四探测光以相同的扫描方向和相同的环形扫描轨迹，对视盘内所有血管进行环形扫描。进一步地，所述血液流速公式为：其中，λ0为探测光的中心波长，n为血管B内的血液折射率，τ为OCT系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种血液流速的测量装置，其特征在于，包括：分光模块、连接在所述分光模块一侧的光源模块、探测模块和计算设备，以及连接在所述分光模块另一侧的参考臂模块和样品臂模块；所述分光模块将所述光源模块发射探测光分解成传输至所述参考臂模块的第一探测光和传输至所述样品臂模块的第二探测光，并将所述参考臂模块反射回来的参考光和所述样品臂模块反馈回来的至少一束信号光进行干涉，形成干涉光传输至所述探测模块；所述计算设备通过所述探测模块获取所述干涉光进行处理，得到所述信号光对应的位相移动信号，进而根据预设的血液流速公式计算眼睛的血液流速。

【技术特征摘要】
1.一种血液流速的测量装置，其特征在于，包括：分光模块、连接在所述分光模块一侧的光源模块、探测模块和计算设备，以及连接在所述分光模块另一侧的参考臂模块和样品臂模块；所述分光模块将所述光源模块发射探测光分解成传输至所述参考臂模块的第一探测光和传输至所述样品臂模块的第二探测光，并将所述参考臂模块反射回来的参考光和所述样品臂模块反馈回来的至少一束信号光进行干涉，形成干涉光传输至所述探测模块；所述计算设备通过所述探测模块获取所述干涉光进行处理，得到所述信号光对应的位相移动信号，进而根据预设的血液流速公式计算眼睛的血液流速。2.根据权利要求1所述的血液流速的测量装置，其特征在于，所述样品臂模块包括分束模块和扫描单元；所述信号光，为所述第二探测光经所述分束模块分解成两束相互平行且具有光程差的第三探测光和第四探测光，并被所述扫描单元用以扫描眼睛后所形成。3.根据权利要求2所述的血液流速的测量装置，其特征在于，所述扫描单元扫描眼睛的方式为：控制所述第三探测光和所述第四探测光以相同的扫描方向和相同的扫描轨迹，对眼睛的血管进行同时扫描；或者，控制所述第三探测光和所述第四探测光以相同的扫描方向和相同的环形扫描轨迹，对眼睛流入和流出视网膜的所有血管绕视盘进行环形扫描。4.根据权利要求2所述的血液流速的测量装置，其特征在于，所述分束模块，包括光轴与探测光的光轴共轴的第一透镜、可旋转的沃拉斯顿棱镜和第二透镜，以及插入第三探测光或第四探测光中任一束的延迟编码模块。5.根据权利要求1或2所述的血液流速的测量装置，其特征在于，所述样品臂模块，还包括带动所述分束模块以所述第二探测光的光轴为旋转轴同步旋转的驱动装置。6.根据权利要求1所述的血液流速的测量装置，其特征在于，所述血液流速公式为：其中，λ0为探测光的中心波长，n为血管B内的血液...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁姗姗，万明明，张军，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44