CN108309244A - 一种新型压力传感皮肤微血管扫描装置和***及工作方法 - Google Patents

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Abstract

一种新型压力传感皮肤微血管扫描装置,包括探头外壳、把手、振镜支架、振镜、准直器、透镜架、透镜、支架、透光片;所述透光片下表面即与皮肤接触面上设置薄膜压力传感器。具有新型压力传感皮肤微血管扫描装置的***,它包括新型压力传感皮肤微血管扫描装置即样品臂、参考臂、10/90耦合器、环形器、SLD光源、红光光源、光谱仪和计算机。本发明利用贴于探头透光片的薄膜压力传感器可以直接测得探头对皮肤表面的压力,并通过计算机显示出来,压力在超出一定合理范围,则计算机会发出警鸣声,通过调节压力,确保OCT***对皮肤微血管扫描深度的合理性和一致性。

Description

一种新型压力传感皮肤微血管扫描装置和***及工作方法
技术领域
本发明涉及OCT领域,尤其是一种新型压力传感皮肤微血管扫描装置和***及工作方法。
背景技术
光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography, OCT)技术是一种微米级分辨率的成像技术,通过测量散射光的振幅和回波时延,从而获得生物样品内部层析结构信息。OCT 利用宽带光的弱相干性来抑制背景噪声,可获得比传统的超声成像高1~2 个数量级的分辨率(μm 级),以及很高的信噪比(超过100dB)。OCT 采用近红外光作为光源,不会给人体带来危害。并且,除了能对透明组织成像,还可以对非透明组织有效成像。OCT在眼科、皮肤科、心内、肠道、消化道等多个领域应用也日趋广泛。
在医学上,基于人体组织血流检测进行诊断某些疾病的技术也起到愈发重要的作用。激光散斑血流成像技术、多普勒OCT血流检测技术、基于OCT的血管造影成像。其中新出现的基于OCT的血管造影技术是新型血管成像技术。激光散斑成像,分辨率比较低,只能观察比较大的血管。多普勒血流检测,受制于检测角度的影响,在探头对皮肤的检测夹角接近垂直时其效果非常差。基于OCT的血管造影术,则具有分辨率高,成像不受角度影响的优点。但是,血管造影术在扫描过程中需要探头贴于皮肤表面,在操作过程中,若探头对皮肤表面所产生压力过小,则会造成探头与皮肤表面之间的抖动增加;若探头对皮肤表面所产生压力过大,则会造成皮肤下微血管的形变;且力度大小不同则采集到的血管深度会有所不同,造成诊断的不一致性。所以急需一种新型的探头装置可以检测到探头施加于皮肤表面的压力。
本发明提出一种新型压力传感皮肤微血管扫描装置和***,通过在探头与皮肤表面接触的透光片上安装薄膜压力传感器,当压力超过一定合理范围(即过大或者过小)时报警装置则会响起,手动调节探头对皮肤表面的压力大小,以达到OCT扫描深度的一致性和准确性。
在专利文献CN201310210400.0中提到一种应用于血糖检测的皮肤区域定位装置、方法及其***,利用上下板开窗区域来确定待测皮肤区域,以方便血糖的检测。然而检测过程中,对皮肤所用压力不同则可能会导致***对皮肤微血管的探测深度发生改变,且压力过大会造成皮肤下微血管的形变,压力过小则探头与待测皮肤容易发生相对抖动,从而影像图像质量。在专利文献CN203314969U中提到无创血糖采集、测量装置,能够自动调节皮肤被测区域的温度、受到的压力以及OCT测量探头的扫描透镜与皮肤被测区域距离。然而,该装置在数据采集后才可以调节扫描透镜与皮肤被测区域距离,导致操作时间较长;该装置使用的腔体阻挡视线,无法通过观察指示光来定位待测皮肤区域;该装置使用的温控装置和电动位移装置极大增加了探头的成本;且该装置使用的温控装置和电动位移装置相对较大增加了探头的尺寸。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型压力传感皮肤微血管扫描装置和***及工作方法,它能够解决现有技术的不足,在OCT对皮肤微血管的扫描过程中,准确显示出OCT探头对皮肤表面的压力,当压力超过一定合理范围(即过大或者过小)时报警装置则会响起,手动调节探头对皮肤的压力,保证了OCT对皮肤扫描深度上的合理性和一致性。
本发明的技术方案:一种新型压力传感皮肤微血管扫描装置,包括探头外壳、把手、振镜支架、振镜、准直器、透镜架、透镜、支架、透光片;所述振镜支架安装在探头外壳内,振镜安装在振镜支架上;所述准直器安装在探头外壳上;所述透镜架安装在探头外壳上,透镜安装在透镜架上;所述探头外壳的安装透镜的一侧设置支架,支架上安装透光片,光路经过透镜和透光片;所述把手与探头外壳连接;其特征在于所述透光片下表面即与皮肤接触面上设置薄膜压力传感器。
所述透光片下表面处于透镜焦点位置,薄膜压力传感器处于光扫描不到、不影响光路的传输的位置。
所述薄膜压力传感器是直径为8±1mm的圆形薄膜,其厚度为0.2~0.3mm。
所述透光片是直径为4~5cm的圆形薄片,其厚度为1±0.1mm。
一种具有新型压力传感皮肤微血管扫描装置的***,其特征在于它包括新型压力传感皮肤微血管扫描装置即样品臂、参考臂、10/90耦合器、环形器、SLD光源、红光光源、光谱仪和计算机;SLD光源发出红外宽带光经过环形器和10/90耦合器,10%的光进入参考臂,90%的光进入样品臂;从样品臂和参考臂返回的光在耦合器中发生干涉,经过环形器被光谱仪采集转换,再传输到计算机中进行处理成像;所述样品臂的薄膜压力传感器贴于样品臂的透光片后连接到计算机,扫描中计算机显示出薄膜压力传感器测量的探头对皮肤表面的压力。
所述新型压力传感皮肤微血管扫描装置的工作方法,包括如下步骤:
步骤(1),红光确定扫描的皮肤位置:选定待测皮肤区域,手持把手,将指示光垂直对准待测皮肤位置;
步骤(2),将透光片贴于待测皮肤位置:指示光对准待测区域后,将透光片缓慢贴于待测皮肤;手持把手,轻微移动探头使指示光扫描区域与待测皮肤区域完全重合;
步骤(3):计算机读取探头对皮肤压力数值:透光片贴于皮肤待测位置后,探头对皮肤表面施加一定压力,同时皮肤施加同样压力于透光片表面,贴于透光片表面的薄膜压力传感器在不影响光路传输的前提下通过计算机读取压力值,压力在合理范围内则显示正常,若压力过大或过小则计算机会发出提示;
步骤(4),通过数值调整探头对皮肤按压力度:在扫描皮肤微血管过程中,通过压力数值来手动调整探头对皮肤表面的压力,使压力在合理范围内。
所述具有新型压力传感皮肤微血管扫描装置的***的工作方法,包括如下步骤:
步骤(1),扫描采集微血管图像:从样品臂返回的光与参考臂返回的光在耦合器中发生干涉,通过环形器被光谱仪采集,再传输到计算机中;计算机用于分析处理该三维OCT图像;利用样品臂扫描时,OCT的扫描区域在透光片的范围之内,且薄膜压力传感器贴于透光片较为边缘光扫描不到的地方,不影响光路的传输和扫描;OCT三维数据将传给计算机进行分析处理;
步骤(2),对采集信息进行提取、处理和成像:从OCT三维数据中提取出待测区域皮肤微血管的OCT三维数据,利用图像处理技术对OCT三维数据进行进一步的处理。
本发明的优越性:1、在扫描皮肤微血管过程中,探头对皮肤压力过大则皮肤微血管会发生形变;压力过小,则探头和皮肤表面容易发生抖动,难以确保扫描深度上的合理性,且扫描过程中压力大小不同,则测得的血管深度会有所变化,难以确保扫描深度上的一致性。本发明利用贴于探头透光片的薄膜压力传感器可以直接测得探头对皮肤表面的压力,并通过计算机显示出来,压力在超出一定合理范围,则计算机会发出警鸣声,通过调节压力,确保OCT***对皮肤微血管扫描深度的合理性和一致性。2、本发明通过增加透光片使扫描透镜与皮肤被测区域距离固定,使扫描更加快捷;本发明主要应用于检测皮肤毛细血管,在常温下,温度变化对其影响不大,所以无需温控装置;本发明探头为手持式,操作更加方便。
附图说明
图1为本发明所涉一种新型压力传感皮肤微血管扫描装置图;
图2为本发明所涉一种新型压力传感皮肤微血管扫描***图;
图3为OCT***对皮肤微血管提取流程图。
具体实施方式
实施例:为解决在以往OCT***对皮肤微血管检测中,探头对皮肤压力过大则皮肤微血管会发生形变,压力过小,则探头和皮肤表面容易发生抖动,且扫描过程中压力大小不同,则测得的血管深度会有所变化,难以确保扫描深度上的一致性等问题,本实施方式提供一种新型压力传感皮肤微血管扫描装置和***,下面结合具体的实施例,对应用于新型压力传感皮肤微血管扫描装置图、***图和***对皮肤微血管提取流程图进行具体描述。
如图1,本实施方式提供一种新型压力传感皮肤微血管扫描装置,它包括探头外壳110、把手111、振镜支架112、振镜113、准直器114、透镜架115、透镜116、支架117、透光片118、薄膜压力传感器119。所述振镜支架112安装在探头外壳110内,振镜113安装在振镜支架112上;所述准直器114安装在探头外壳110上;所述透镜架115安装在探头外壳110上,透镜116安装在透镜架115上;所述探头外壳110的安装透镜116的一侧设置支架117,支架117上安装透光片118,光路经过透镜116和透光片118;所述把手111与探头外壳110连接;透光片118以螺丝钉固定于支架117上;薄膜压力传感器119以双面胶贴于透光片下表面(即,与皮肤表面接触面)。当透光片118贴于皮肤表面时,皮肤表面对薄膜压力传感器119产生压力,则可以测得探头对待测皮肤表面的压力;且薄膜压力传感器119贴于透光片光路扫描不到的地方,不影响光路传输。
所述薄膜压力传感器是直径为8mm的圆形薄膜,其厚度为0.2mm。
所述透光片是直径为4cm的圆形薄片,其厚度为1mm。
如图2,本实施方式提供一种新型压力传感皮肤微血管扫描***,它包括样品臂120(即,新型压力传感皮肤微血管扫描装置)、参考臂130、光谱仪140、10/90耦合/150、环形器160、红光光源170、SLD光源180、和计算机190。其中,参考臂130包括准直器131、透镜132和平面反射镜133;光谱仪140包括准直器141、透镜142、光栅143、透镜144和CCD相机145。薄膜压力传感器直接连接于计算机中。SLD光源180发出红外宽带光经过环形器160和10/90耦合器150,10%的光进入参考臂130,90%的光进入样品臂120;从样品臂120和参考臂130返回的光在耦合器150中发生干涉,经过环形器160被光谱仪140采集转换,再传输到计算机190中进行处理成像;薄膜压力传感器119直接连接于计算机190中。当皮肤表面对薄膜压力传感器119产生压力时,计算机会显示压力的数值,当数值超过一定的合理范围,则计算机发出警报声。手动调节探头对皮肤表面压力,可以保证OCT扫描深度上的一致性和合理性。
下面,我们结合上述新型压力传感皮肤微血管扫描装置和***对OCT***对皮肤微血管提取流程进行描述。
如图3所示,本实施方式提供了OCT***对皮肤微血管提取流程,包括如下步骤:
S100、红光确定扫描的皮肤位置。选定待测皮肤区域,手持把手111,将指示光垂直对准与待测皮肤位置。
S200、将透光片贴于待测皮肤位置。指示光对准待测区域后,将透光片118缓慢贴于待测皮肤。手持把手111,轻微移动探头使指示光扫描区域与待测皮肤区域完全重合。这样会使样品臂120与皮肤待测区域之间的相对抖动减小,提高了检测过程中的稳定性。
S300、计算机读取探头对皮肤压力数值。透光片118贴于皮肤待测位置后,探头对皮肤表面施加一定压力,同时皮肤施加同样压力于透光片118表面,贴于透光片118表面的薄膜压力传感器119可以在不影响光路传输的前提下通过计算机190读取压力值。压力在一定合理范围内则显示正常,若压力过大或过小则计算机会发出警报声。
S400、通过数值调整探头对皮肤按压力度。在扫描皮肤微血管过程中,探头对皮肤压力过大则皮肤微血管会发生形变;压力过小,则探头和皮肤表面容易发生抖动,难以确保扫描深度上的合理性。且扫描过程中压力大小不同,则测得的血管深度会有所变化,难以确保扫描深度上的一致性。在测试过程中,通过压力数值来手动调整探头对皮肤表面的压力,使压力在合理范围内,可以保证OCT对皮肤微血管扫描深度上的合理性和一致性。
S500、扫描采集微血管图像。请参考图2,在本实施方式中,还提供了新型压力传感皮肤微血管扫描***。从样品臂120返回的光与参考臂130返回的光在耦合器150中发生干涉,通过环形器160被光谱仪140采集,再传输到计算机190中。计算机190用于分析处理该三维OCT图像。利用样品臂120扫描时,需要保证OCT的扫描区域在透光片118的范围之内,且薄膜压力传感器119贴于透光片较为边缘光扫描不到的地方,不影响光路的传输和扫描。这些OCT三维数据将传给计算机190进行分析处理。
S600、对采集信息进行提取、处理和成像。由于步骤S500的OCT三维数据既包括待测区域皮肤微血管的OCT三维数据,还包括皮肤表层的三维数据, 因此,我们需要从OCT三维数据中提取出待测区域皮肤微血管的OCT三维数据。另外,步骤S500的OCT-A三维数据只是初步采集到的数据,我们利用图像处理技术对其进行了进一步的处理。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种新型压力传感皮肤微血管扫描装置,包括探头外壳、把手、振镜支架、振镜、准直器、透镜架、透镜、支架、透光片;所述振镜支架安装在探头外壳内,振镜安装在振镜支架上;所述准直器安装在探头外壳上;所述透镜架安装在探头外壳上,透镜安装在透镜架上;所述探头外壳的安装透镜的一侧设置支架,支架上安装透光片,光路经过透镜和透光片;所述把手与探头外壳连接;其特征在于所述透光片下表面即与皮肤接触面上设置薄膜压力传感器。
2.根据权利要求1所述一种新型压力传感皮肤微血管扫描装置,其特征在于所述透光片下表面处于透镜焦点位置,薄膜压力传感器处于光扫描不到、不影响光路的传输的位置。
3.根据权利要求1所述一种新型压力传感皮肤微血管扫描装置,其特征在于所述薄膜压力传感器是直径为8±1mm的圆形薄膜,其厚度为0.2~0.3mm。
4.根据权利要求1所述一种新型压力传感皮肤微血管扫描装置,其特征在于所述透光片是直径为4~5cm的圆形薄片,其厚度为1±0.1mm。
5.一种具有新型压力传感皮肤微血管扫描装置的***,其特征在于它包括新型压力传感皮肤微血管扫描装置即样品臂、参考臂、10/90耦合器、环形器、SLD光源、红光光源、光谱仪和计算机;SLD光源发出红外宽带光经过环形器和10/90耦合器,10%的光进入参考臂,90%的光进入样品臂;从样品臂和参考臂返回的光在耦合器中发生干涉,经过环形器被光谱仪采集转换,再传输到计算机中进行处理成像;所述样品臂的薄膜压力传感器贴于样品臂的透光片后连接到计算机,扫描中计算机显示出薄膜压力传感器测量的探头对皮肤表面的压力。
6.一种权利要求1所述新型压力传感皮肤微血管扫描装置的工作方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤(1),红光确定扫描的皮肤位置:选定待测皮肤区域,手持把手,将指示光垂直对准待测皮肤位置;
步骤(2),将透光片贴于待测皮肤位置:指示光对准待测区域后,将透光片缓慢贴于待测皮肤;手持把手,轻微移动探头使指示光扫描区域与待测皮肤区域完全重合;
步骤(3):计算机读取探头对皮肤压力数值:透光片贴于皮肤待测位置后,探头对皮肤表面施加一定压力,同时皮肤施加同样压力于透光片表面,贴于透光片表面的薄膜压力传感器在不影响光路传输的前提下通过计算机读取压力值,压力在合理范围内则显示正常,若压力过大或过小则计算机会发出提示;
步骤(4),通过数值调整探头对皮肤按压力度:在扫描皮肤微血管过程中,通过压力数值来手动调整探头对皮肤表面的压力,使压力在合理范围内。
7.一种权利要求5所述具有新型压力传感皮肤微血管扫描装置的***的工作方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤(1),扫描采集微血管图像:从样品臂返回的光与参考臂返回的光在耦合器中发生干涉,通过环形器被光谱仪采集,再传输到计算机中;计算机用于分析处理该三维OCT图像;利用样品臂扫描时,OCT的扫描区域在透光片的范围之内,且薄膜压力传感器贴于透光片较为边缘光扫描不到的地方,不影响光路的传输和扫描;OCT三维数据将传给计算机进行分析处理;
步骤(2),对采集信息进行提取、处理和成像:从OCT三维数据中提取出待测区域皮肤微血管的OCT三维数据,利用图像处理技术对OCT三维数据进行进一步的处理。
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