專利名稱：一種穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法、系統(tǒng)及探測(cè)頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其涉及一種穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法、系統(tǒng)及探測(cè)頭。
背景技術(shù)：
根據(jù)中醫(yī)經(jīng)典理論，針灸必須針對(duì)特殊的部位(腧穴)進(jìn)行治療。因此研究腧穴組織在治療過程中的微循環(huán)特性變化，并且根據(jù)這些指標(biāo)建立起評(píng)價(jià)模型，一直是本領(lǐng)域研究的核心問題。學(xué)者們利用光學(xué)方法在本領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得很多進(jìn)展。目前主要的方法有激光散斑成像(LASCI, Laser speckle contrastimaging)、激光多普勒成像(laserdoppler perfusion imaging)。但是激光散斑成像和激光多普勒成像探測(cè)深度達(dá)不到厘米量級(jí)，因此利用上述方法只能研究腧穴組織內(nèi)部淺層組織的微循環(huán)過程。近年來光聲層析成像(photoacoustictomography, PAT)技術(shù)已經(jīng)成為無損醫(yī)學(xué)成像方法的熱點(diǎn)研究方向之一，非常適合于生物深層組織的高分辨率成像。一方面，與光相比超聲波在組織中有更深的傳播距離，所以光聲成像技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)類似超聲成像技術(shù)達(dá)到的深層組織成像；另一方面，光聲成像技術(shù)以組織的光學(xué)吸收系數(shù)為基礎(chǔ)，所以又能得到類似OCT技術(shù)的高對(duì)比度成像，同時(shí)又避免了純光學(xué)成像中光學(xué)散射的影響。正因?yàn)楣饴暭夹g(shù)有可能實(shí)現(xiàn)對(duì)組織體較大深度的高分辨率、高對(duì)比度的功能成像，使得該技術(shù)在近年來贏得了普遍的重視，并且得到快速的發(fā)展。國(guó)內(nèi)外代表性的應(yīng)用研究成果有監(jiān)測(cè)小鼠的體內(nèi)淋巴循環(huán)、清晰地探測(cè)到活體小鼠腦血管的分布，并得到了腦實(shí)質(zhì)病損的清晰成像、實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體乳腺、人體手臂(手掌)處皮膚血管等活體組織的成像。光聲成像的基本原理當(dāng)寬束短脈沖激光輻照生物組織時(shí)，位于組織體內(nèi)的吸收體(如腫瘤)吸收脈沖光 能量，從而升溫膨脹，產(chǎn)生超聲波。這時(shí)位于組織體表面的超聲探測(cè)器件可以接收到這些外傳的超聲波，并依據(jù)探測(cè)到的光聲信號(hào)來重建組織內(nèi)光能量吸收分布的圖像。光聲層析成像技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)有了很多實(shí)現(xiàn)方案，按照光源和換能器位置概括起來分為3類。請(qǐng)參閱圖1所示。但是已有方案因?yàn)榫皇轻槍?duì)穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，所以在針對(duì)穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中都有不能克服的缺點(diǎn)。方案A和方案B，因?yàn)槿梭w組織的形狀不規(guī)則，且尺寸比小動(dòng)物大，以測(cè)量手腕內(nèi)關(guān)穴為例，激光照射組織后激發(fā)的超聲信號(hào)很難穿透手骨被換能器探測(cè)到。同時(shí)，由于光源需要照射針灸區(qū)域，所以無法實(shí)現(xiàn)穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。方案C，雖然很好的解決了信號(hào)探測(cè)的問題，但是因?yàn)閾Q能器置于組織正上方并緊貼組織，所以在進(jìn)行針灸的工程中就必須移開光源和換能器，這樣帶來2個(gè)問題1、只能檢測(cè)針灸前后組織微循環(huán)變化，無法監(jiān)測(cè)針灸過程中組織的微循環(huán)變化。2、因?yàn)樘筋^移動(dòng)，需要匹配兩次檢測(cè)的圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在針灸過程中對(duì)穴位皮膚組織進(jìn)行光聲成像，整個(gè)過程不需要移動(dòng)系統(tǒng)探頭或者生物組織，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法、系統(tǒng)及探測(cè)頭。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，所述方法包括以下步驟計(jì)算機(jī)控制激光器按照一定頻率輸出激光；所述激光通過光纖傳導(dǎo)到探測(cè)頭以供照射待測(cè)組織；探測(cè)頭中的超聲換能器接收組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)，并將所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)傳回給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)根據(jù)所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)生成圖像。本發(fā)明的另一目的在于提供一種穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、激光器、光纖、探測(cè)頭；所述穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理如下計(jì)算機(jī)控制激光器按照一定頻率輸出激光；所述激·光通過光纖傳導(dǎo)到探測(cè)頭以供照射待測(cè)組織；探測(cè)頭中的超聲換能器接收組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)，并將所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)傳回給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)根據(jù)所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)生成圖像。本發(fā)明的另一目的在于提供一種探測(cè)頭，所述探測(cè)頭分為上半部和下半部，所述上半部為光學(xué)部分，下半部為聲學(xué)部分；光學(xué)部分包括分光鏡、錐透鏡，以及梯形透鏡；探測(cè)頭中的所述分光鏡分出一部分光用作激光功率監(jiān)測(cè)，其余大部分光經(jīng)由所述錐透鏡發(fā)散至下方的所述梯形透鏡；聲學(xué)部分為超聲換能器；所述超聲換能器探測(cè)并接收組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)，并將所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)傳回給計(jì)算機(jī)；最后，計(jì)算機(jī)根據(jù)所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)生成圖像。在本發(fā)明中，利用光聲成像技術(shù)實(shí)時(shí)獲得穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)信息，解決穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)問題，為相關(guān)疾病的早期診斷或治療提供依據(jù)或及指導(dǎo)意見。本發(fā)明在針灸過程中對(duì)穴位皮膚組織進(jìn)行光聲成像，整個(gè)過程不需要移動(dòng)探測(cè)頭或者生物組織，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)。本發(fā)明中的錐透鏡的選擇，發(fā)散激光，使其避開皮膚針灸的位置。另外，梯形透鏡的設(shè)計(jì)由于之間留有針灸的通孔，便于在實(shí)驗(yàn)中對(duì)于穴位皮膚進(jìn)行針灸。再者，夾具的設(shè)計(jì)，夾具可根據(jù)組織大小調(diào)整，并且上附超聲換能器，換能器的位置也可調(diào)整。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的探測(cè)頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請(qǐng)參閱圖2，為本發(fā)明實(shí)施例提供的穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)流程，其包括以下步驟在步驟SlOl中，計(jì)算機(jī)控制激光器按照一定頻率輸出激光；在本發(fā)明實(shí)施例中，激光器的輸出波長(zhǎng)可變，范圍根據(jù)激光器型號(hào)確定，當(dāng)前的范圍為:410 2400nm。在步驟S102中，所述激光通過光纖傳導(dǎo)到探測(cè)頭以供照射待測(cè)組織；在步驟S103中，探測(cè)頭中的超聲換能器接收組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)，并將所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)傳回給計(jì)算機(jī)；在步驟S104中，計(jì)算機(jī)根據(jù)所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)生成圖像。請(qǐng)參閱圖3，為本發(fā)明實(shí)施例提供的穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。所述穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)、激光器、光纖、探測(cè)頭。所述穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理如下計(jì)算機(jī)控制激光器按照一定頻率輸出激光；所述激光通過光纖傳導(dǎo)到探測(cè)頭以供照射待測(cè)組織；探測(cè)頭中的超聲換能器接收組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)，并將所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)傳回給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)根據(jù)所述組織內(nèi)產(chǎn)生的 超聲信號(hào)生成圖像。請(qǐng)參閱圖4，在本發(fā)明實(shí)施例中，所述探測(cè)頭主要分為上半部和下半部，所述上半部為光學(xué)部分，下半部為聲學(xué)部分。光學(xué)部分主要包括分光鏡、錐透鏡，以及梯形透鏡。在本發(fā)明實(shí)施例中，激光器輸出410 2400nm (可調(diào))的激光，經(jīng)光纖傳輸?shù)教綔y(cè)頭中。探測(cè)頭中的分光鏡分出一部分光用作激光功率監(jiān)測(cè)，其余大部分光經(jīng)由錐透鏡發(fā)散至下方的梯形透鏡。其中，該梯形透鏡中開有直徑為ICM的圓孔，此圓孔是便于在實(shí)驗(yàn)中對(duì)于穴位皮膚進(jìn)行針灸。同時(shí)因?yàn)樯鲜鲥F透鏡對(duì)激光進(jìn)行了發(fā)散，所以圓孔中是沒有激光透過的。在本發(fā)明實(shí)施例中，梯形透鏡下方是一個(gè)和梯形透鏡材料相同的夾具，主要功能有2點(diǎn)1、穩(wěn)定人體皮膚組織。2、放置超聲換能器。夾具可以調(diào)整(比如根據(jù)手腕粗細(xì)進(jìn)行調(diào)整，使其和皮膚良好接觸，實(shí)驗(yàn)時(shí)涂超聲耦合劑)，超聲換能器在夾具中的位置可調(diào)，其調(diào)整的位置根據(jù)其聚焦點(diǎn)和激光光斑聚焦點(diǎn)大致重合為準(zhǔn)。在本發(fā)明實(shí)施例中，上半部分的光學(xué)部分可以在XYZ三個(gè)方向移動(dòng)。因?yàn)榇斯鈱W(xué)部分是用于穴位皮膚內(nèi)微循環(huán)情況監(jiān)測(cè)，針灸時(shí)可以在梯形透鏡中間開槽處施針或熱灸，所以在X，Y平面，光學(xué)部分的移動(dòng)范圍受限于針灸的位置，以不影響針灸過程為限制。在本發(fā)明實(shí)施例中，下半部為聲學(xué)部分，該聲學(xué)部分主要為超聲換能器。超聲換能器探測(cè)并接收組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)，并將所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)傳回給計(jì)算機(jī)；最后，計(jì)算機(jī)根據(jù)所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)生成圖像。作為本發(fā)明另一實(shí)施例，所述超聲換能器也可設(shè)置在梯形透鏡的圓孔中。
綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例利用光聲成像技術(shù)實(shí)時(shí)獲得穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)信息，解決穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)問題，為相關(guān)疾病的早期診斷或治療提供依據(jù)或及指導(dǎo)意見。本發(fā)明在針灸過程中對(duì)穴位皮膚組織進(jìn)行光聲成像，整個(gè)過程不需要移動(dòng)探測(cè)頭或者生物組織，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)。本發(fā)明中的錐透鏡的選擇，發(fā)散激光，使其避開皮膚針灸的位置。另外，梯形透鏡的設(shè)計(jì)由于之間留有針灸的通孔，便于在實(shí)驗(yàn)中對(duì)于穴位皮膚進(jìn)行針灸。再者，夾具的設(shè)計(jì)，夾具可根據(jù)組織大小調(diào)整，并且上附超聲換能器，換能器的位置也可調(diào)整。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，如R0M/RAM、磁盤、光盤等。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的 任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 計(jì)算機(jī)控制激光器按照一定頻率輸出激光； 所述激光通過光纖傳導(dǎo)到探測(cè)頭以供照射待測(cè)組織； 探測(cè)頭中的超聲換能器接收組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)，并將所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)傳回給計(jì)算機(jī)； 計(jì)算機(jī)根據(jù)所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)生成圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述探測(cè)頭分為上半部和下半部，所述上半部為光學(xué)部分，下半部為聲學(xué)部分；光學(xué)部分包括分光鏡、錐透鏡，以及梯形透鏡；探測(cè)頭中的所述分光鏡分出一部分光用作激光功率監(jiān)測(cè)，其余大部分光經(jīng)由所述錐透鏡發(fā)散至下方的所述梯形透鏡； 聲學(xué)部分為超聲換能器；所述超聲換能器探測(cè)并接收組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)，并將所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)傳回給計(jì)算機(jī)；最后，計(jì)算機(jī)根據(jù)所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)生成圖像。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述梯形透鏡中開有圓孔，所述圓孔是便于在實(shí)驗(yàn)中對(duì)于穴位皮膚進(jìn)行針灸。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述梯形透鏡下方設(shè)有夾具，所述夾具用于穩(wěn)定人體皮膚組織以及放置超聲換能器；所述夾具可以調(diào)整，所述超聲換能器在夾具中的位置可調(diào)。
5.一種穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、激光器、光纖、探測(cè)頭； 所述穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理如下計(jì)算機(jī)控制激光器按照一定頻率輸出激光；所述激光通過光纖傳導(dǎo)到探測(cè)頭以供照射待測(cè)組織；探測(cè)頭中的超聲換能器接收組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)，并將所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)傳回給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)根據(jù)所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)生成圖像。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述探測(cè)頭分為上半部和下半部，所述上半部為光學(xué)部分，下半部為聲學(xué)部分；光學(xué)部分包括分光鏡、錐透鏡，以及梯形透鏡；探測(cè)頭中的所述分光鏡分出一部分光用作激光功率監(jiān)測(cè)，其余大部分光經(jīng)由所述錐透鏡發(fā)散至下方的所述梯形透鏡； 聲學(xué)部分為超聲換能器；所述超聲換能器探測(cè)并接收組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)，并將所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)傳回給計(jì)算機(jī)；最后，計(jì)算機(jī)根據(jù)所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)生成圖像。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述梯形透鏡中開有圓孔，所述圓孔是便于在實(shí)驗(yàn)中對(duì)于穴位皮膚進(jìn)行針灸。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述梯形透鏡下方設(shè)有夾具，所述夾具用于穩(wěn)定人體皮膚組織以及放置超聲換能器；所述夾具可以調(diào)整，所述超聲換能器在夾具中的位置可調(diào)。
9.一種探測(cè)頭，其特征在于，所述探測(cè)頭分為上半部和下半部，所述上半部為光學(xué)部分，下半部為聲學(xué)部分；光學(xué)部分包括分光鏡、錐透鏡，以及梯形透鏡；探測(cè)頭中的所述分光鏡分出一部分光用作激光功率監(jiān)測(cè)，其余大部分光經(jīng)由所述錐透鏡發(fā)散至下方的所述梯形透鏡； 聲學(xué)部分為超聲換能器；所述超聲換能器探測(cè)并接收組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)，并將所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)傳回給計(jì)算機(jī)；最后，計(jì)算機(jī)根據(jù)所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)生成圖像。
10.如權(quán)利要求9所述的探測(cè)頭，其特征在于，所述梯形透鏡中開有圓孔，所述圓孔是便于在實(shí)驗(yàn)中對(duì)于穴位皮膚進(jìn)行針灸。
11.如權(quán)利要求9所述的探測(cè)頭，其特征在于，所述梯形透鏡下方設(shè)有夾具，所述夾具用于穩(wěn)定人體皮膚組織以及放置超聲換能器；所述夾具可以調(diào)整，所述超聲換能器在夾具中的位置可調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明適用于醫(yī)療器械領(lǐng)域，提供了一種穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法、系統(tǒng)及探測(cè)頭。方法包括以下步驟計(jì)算機(jī)控制激光器按照一定頻率輸出激光；所述激光通過光纖傳導(dǎo)到探測(cè)頭以供照射待測(cè)組織；探測(cè)頭中的超聲換能器接收組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)，并將所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)傳回給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)根據(jù)所述組織內(nèi)產(chǎn)生的超聲信號(hào)生成圖像。本發(fā)明實(shí)施例利用光聲成像技術(shù)實(shí)時(shí)獲得穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)信息，解決穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)問題，為相關(guān)疾病的早期診斷或治療提供依據(jù)或及指導(dǎo)意見。本發(fā)明在針灸過程中對(duì)穴位皮膚組織進(jìn)行光聲成像，整個(gè)過程不需要移動(dòng)探測(cè)頭或者生物組織，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)穴位皮膚組織內(nèi)微循環(huán)。
文檔編號(hào)A61B8/08GK103054553SQ201210584549
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者汪震, 宋亮, 金雷 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院