非接觸式成像系統(tǒng)及其成像方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及近紅外光成像領(lǐng)域，其提供了一種非接觸式成像系統(tǒng)及其成像方法，來實現(xiàn)低成本多通道光強探測，其采用正弦調(diào)制的光源來實現(xiàn)光強相位采集，以及采用光強恒定的長相關(guān)激光實現(xiàn)光子到達時間自相關(guān)函數(shù)采集，從而對血氧血流數(shù)據(jù)進行精確重建，并進一步利用蒙特卡洛方法模擬和實現(xiàn)精確不規(guī)則邊界組織和不同層次血氧血流參數(shù)重建。
【專利說明】非接觸式成像系統(tǒng)及其成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及近紅外光成像領(lǐng)域，尤其涉及一種非接觸式成像系統(tǒng)及其成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近紅外光自相關(guān)血流探測儀/成像儀具備無損探測血紅細(xì)胞流速的獨特優(yōu)勢，在600-1000nm波段，人體組織對近紅外光的吸收和散射主要是通過血紅細(xì)胞進行的，目前可以使用不同的探測頭，利用近紅外光對人體血氧血流分布進行實時測量，對局域血液循環(huán)不暢進行診斷，對大腦功能進行探測。隨著探測技術(shù)的進步，非接觸式血氧血流測量開始展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢，因為接觸式探頭不可避免的對被測組織有壓迫，對局域血流產(chǎn)生干擾，從而使得測量值不準(zhǔn)，不同日期測量的血氧血流基準(zhǔn)值不具有可比性。而且接觸式探頭不能夠?qū)γ舾薪M織進行探測，比如腦部和病變皮膚，傳統(tǒng)接觸式探頭，在被測參數(shù)要求精確地情況下，必須采用硬質(zhì)探頭確保光源和探測器距離恒定，邊界條件滿足求解方程，但是非常不舒適；如果采用軟式接觸探頭，則會對求解精度造成影響。[0003]非接觸血氧血流測量，在藥劑學(xué)和腫瘤治療研究中具有重大意義。比如光動力療法，需要知道在特定的治療條件下，腫瘤血管是否被殺死，由于腫瘤一般較小，而且形狀不具有規(guī)則性，此時無法使用接觸式探頭對腫瘤部位進行監(jiān)測，必須采用非接觸式設(shè)計。
[0004]但是，目前采用傳統(tǒng)探測器的非接觸式血氧血流探測方法都存在不可忽視的誤差。主要存在以下幾個問題:1、傳統(tǒng)血氧血流探測儀采用APD，PMT, CXD等作為探測器，成本高昂，體積龐大，便攜性較差，不能實現(xiàn)多通道便攜式設(shè)計；2、人體軀干和頭顱都具有一定弧度，在非接觸測量中對結(jié)果影響較大，由于目前血氧血流探測儀單通道價格昂貴，數(shù)據(jù)重建采集點稀少，因此重建模型有出入，測量結(jié)果存在不可估計的誤差；3、為了節(jié)省成本，大部分血氧血流綜合成像儀都只能利用連續(xù)光測量光強變化，不能對血氧參數(shù)進行準(zhǔn)確測量，因此，在計算血流數(shù)值時，對組織吸收率和散射率采用基于光強的粗略估計，造成最終血流重建誤差；4、對近紅外光敏感的毛細(xì)血管大部分分布在肌肉層中，而脂肪層和表皮層僅含有少量毛細(xì)血管，使用傳統(tǒng)探測器的血氧血流測量儀器，由于被測點稀少，無法對分層進行準(zhǔn)確區(qū)分，只能給出大區(qū)域的平均參數(shù)，不能對深層血氧血流進行定量測量；5、大多采用聚焦透鏡的設(shè)計方式，不能對有弧度的表面進行測量(探測器不能每次進行手動聚焦，自動聚焦會大大增加成本)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種非接觸式成像系統(tǒng)及其成像方法，來實現(xiàn)低成本多通道光強探測，其采用正弦調(diào)制的光源來實現(xiàn)光強相位采集，以及采用光強恒定的長相關(guān)激光實現(xiàn)光子到達時間自相關(guān)函數(shù)采集，從而對血氧血流數(shù)據(jù)進行精確重建，并進一步利用蒙特卡洛方法模擬和實現(xiàn)精確不規(guī)則邊界組織和不同層次血氧血流參數(shù)重建。
[0006]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種非接觸式成像系統(tǒng)，用于探測生物體，其包括近紅外成像儀系統(tǒng)以及成像數(shù)據(jù)重建系統(tǒng)；[0007]所述近紅外成像儀系統(tǒng)包括:
[0008]光源，包括正弦調(diào)制的光電二級管和強度恒定的長相關(guān)激光；
[0009]光切換器，一端與所述光源光學(xué)連接，另一端與多模光纖光學(xué)連接，包括波長切換器與位置切換器；
[0010]探測器，由多個單光子計數(shù)單元組成，其中，所述多個單光子計數(shù)單元一端與單模光纖光學(xué)連接，其中，所述生物體位于所述多模光纖與所述單模光纖之間，所述單光子計數(shù)單元通過所述單模光纖對所述生物體進行探測；
[0011]控制器，與所述光源、所述光切換器、所述探測器電性連接，用于根據(jù)工作模式控制所述光源產(chǎn)生相應(yīng)的激光以及控制所述探測器采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)；
[0012]所述成像數(shù)據(jù)重建系統(tǒng)包括脂肪測量裝置及蒙特卡洛計算裝置；
[0013]所述脂肪測量裝置用于獲取生物體被測部位的脂肪層厚度數(shù)據(jù)，并進行三維體素化建模；
[0014]所述蒙特卡洛計算裝置對建模位置模擬光強的信號強度、相位以及建立自相關(guān)函數(shù)，并根據(jù)模擬數(shù)據(jù)計算格林函數(shù)，并結(jié)合近紅外成像儀系統(tǒng)所獲取數(shù)據(jù)重建被測部位的血氧和/或血流數(shù)據(jù)。
[0015]優(yōu)選的，所述工作模式包括血氧探測與血流探測，所述血氧測量在光電二極管開通時進行，所述血流測量在長相關(guān)激光開通時進行。
[0016]優(yōu)選的，所述控制器在所述工作模式為血氧探測時對激光進行正弦調(diào)制，并控制所述光電二極管在多個不同波長的激光之間進行切換，經(jīng)過所述波長切換器，由所述位置切換器經(jīng)過所述多模光纖，輪流輸送相應(yīng)波長的激光到入射光源點，所述探測器記錄單光子的到達時間。
[0017]優(yōu)選的，所述控制器在所述工作模式為血流探測時控制所述長相關(guān)激光產(chǎn)生直流激光并經(jīng)過所述波長切換器，由所述為位置切換器經(jīng)過所述多模光纖，輪流輸送相應(yīng)波長的激光到入射光源點，所述探測器記錄單光子到達時間。
[0018]優(yōu)選的，所述脂肪測量裝置包括脂肪厚度測試儀和信號陣列分析儀。
[0019]優(yōu)選的，所述三維體素化建模是根據(jù)所需重建數(shù)據(jù)精確度，確定最小體素網(wǎng)格的尺寸，把生物體被測部位的肌肉和脂肪按照不同的組織特性進行標(biāo)記。
[0020]本發(fā)明還提供了一種非接觸式成像方法，其包括以下步驟:
[0021]S1、開啟光源，選擇血氧和/或血流測量模式，采用探測器對生物體實現(xiàn)光子計數(shù)模式采集，以獲得被測部位的血氧和/或血流數(shù)據(jù)；
[0022]S2、測量生物體被測部位的脂肪層厚度數(shù)據(jù)，并進行三維體素化建模；
[0023]S3、采用蒙特卡洛方法對建模位置模擬光強的信號強度、相位以及建立自相關(guān)函數(shù)，并根據(jù)模擬數(shù)據(jù)計算格林函數(shù)，
[0024]S4、根據(jù)所計算的格林函數(shù)重建所述被測部位血氧和/或血流數(shù)據(jù)。
[0025]優(yōu)選的，在步驟SI中，在血氧探測中，所述探測器根據(jù)光強采用可變積分時間窗模式進行光子計數(shù)積累。
[0026]優(yōu)選的，在步驟S2中，采用脂肪厚度測試儀測得被測部位的第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)，采用信號陣列分析儀測得被測部位的第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)；對比第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)和第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)，兩者數(shù)據(jù)相近時，以第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，兩者數(shù)據(jù)偏差較大時，以第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，得到被測部位的最終脂肪層厚度數(shù)據(jù)。
[0027]優(yōu)選的，在步驟S2中，所述三維體素化建模是根據(jù)所需重建數(shù)據(jù)精確度，確定最小體素網(wǎng)格的尺寸，把生物體被測部位的肌肉和脂肪按照不同的組織特性進行標(biāo)記。
[0028]優(yōu)選的，在步驟S2中，還進一步包括預(yù)測被測部位的表面弧度，并根據(jù)表面弧度對被測部位進行三維體素化建模。
[0029]本發(fā)明提供了一種非接觸式成像系統(tǒng)及其成像方法，其采用對近紅外激光光源進行正弦調(diào)制，在頻域?qū)ρ鯀?shù)進行重建，采用直流長相關(guān)激光，對血流參數(shù)進行重建。而且本發(fā)明采用成本低廉的新型光子計數(shù)探測器，可以密集對數(shù)據(jù)進行靈活采集，從而可以實現(xiàn)蒙特卡洛的數(shù)據(jù)重建方式，非接觸的對不同外形的組織進行深度探測。本發(fā)明的優(yōu)勢在于價格低，精度高，體積小巧，可以進行不侵入測量，可重復(fù)性高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明中非接觸式成像系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖；
[0031]圖2為圖1中近紅外成像儀系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖；
[0032]圖3為圖2中光切換器與多模光纖組合的示意圖；
[0033]圖4為圖2中探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖5為圖1中成像數(shù)據(jù)重建系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖；
[0035]圖6為本發(fā)明中非接觸式成像方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0036]下面將結(jié)合附圖以及具體實施例來對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
[0037]請參考圖1，本發(fā)明提供了一種非接觸式成像系統(tǒng)100，用于探測生物體，其包括近紅外成像儀系統(tǒng)20以及成像數(shù)據(jù)重建系統(tǒng)30。
[0038]請參考圖2，在本實施方式中，所述近紅外成像儀系統(tǒng)20包括光源21、光切換器22、多模光纖23、單模光纖24、探測器25以及控制器26。
[0039]所述光源21包括采用正弦調(diào)制的光電二級管(未圖示)和強度恒定的長相關(guān)激光(未圖示)。其中，對于光電二極管來說，以50-1000MHZ的頻率進行調(diào)制，使得輸出光強具有正弦波動，穿透生物體后其波動的最大幅度和相位都有相應(yīng)漂移，所述探測器25可以準(zhǔn)確描繪接收到的正弦圖形，獲取最大幅度，并采用相位解調(diào)器與未經(jīng)過生物體的參考光相對t匕，獲取相位漂移。所述相位解調(diào)器有成熟商業(yè)產(chǎn)品，可以是數(shù)字的，也可以是模擬的，在高頻段采用模擬相位解調(diào)器比較合適。
[0040]所述光切換器22 —端與所述光源21光學(xué)連接,另一端與多模光纖23光學(xué)連接，本實施例中，所述光切換器22包括波長切換器(未標(biāo)號)與位置切換器(未標(biāo)號)。
[0041]請同時參考圖4，所述探測器25由多個單光子計數(shù)單元組成251，其中，所述多個單光子計數(shù)單元251和所述單模光纖24光學(xué)連接。所述探測器25用于對所述生物體進行檢測，所述生物體位于所述多模光纖23與所述單模光纖24之間。在本實施方式中，單光子計數(shù)單元251包括數(shù)據(jù)處理單元2511、單模光纖24以及遮光單元2513。在本實施方式中，單模光纖24用于探測光斑；遮光單元2513的中間設(shè)有小孔，用于固定單模光纖24。在本實施方式中，數(shù)據(jù)處理單元2511用于處理單模光纖24所探測到的光斑，并得到單光子到達時間。
[0042]控制器26，與所述光源21、所述光切換器22、所述探測器25電性連接，用于根據(jù)工作模式控制所述光源21產(chǎn)生相應(yīng)的激光以及所述探測器25采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)。在本實施方式中，請參考圖3，光切換器22可以把輸入的任意數(shù)據(jù)切換到多模光纖23中的其中一個或幾個管線輸出，控制器26利用編碼，可以控制光切換器22自由選擇輸出組合。在本實施方式中，多模光纖23可最大限度地提高傳輸功率及性噪比。
[0043]所述工作模式包括血氧探測與血流探測，在實際應(yīng)用中，一般采用實時分時血氧血流測量方式，即采用光學(xué)開關(guān)控制正弦調(diào)制的光電二極管和強度恒定的長相關(guān)激光，使之輪流照射在生物體上，在光電二極管開通時進行血氧測量，長相關(guān)激光開通時進行血流測量。探測器25不受光源21切換影響，只是在記錄的光子計數(shù)信息上標(biāo)示血氧或者血流測量段，方便后續(xù)用不同方法進行處理。
[0044]對于血氧測量，控制器26需要開啟光子積分模式，即通過設(shè)定不同最小積分時間，對到達探測器25的光子進行累加，對時間采集數(shù)據(jù)密度進行控制。需要注意的是，到達探測器25的光子數(shù)是一定的，探測器25負(fù)責(zé)對每個光子到達時間進行記錄。如果積分時間窗很短，則每個時間窗內(nèi)累積的光子數(shù)會較少，相應(yīng)噪聲影響也會較大。可根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的數(shù)據(jù)采集時間密度。對于吸收率小的組織，適當(dāng)減小積分時間，提高采樣密度，對于吸收率高的組織，增加積分時間，提高信噪比。
[0045]在進行血氧探測時，所述控制器26在所述工作模式為血氧探測時控制所述光電二極管產(chǎn)生多個不同波長的激光并進行正弦調(diào)制后經(jīng)過所述波長切換器，由所述位置切換器經(jīng)過所述多模光纖23，輪流輸送相應(yīng)波長的激光到入射光源點，所述探測器25記錄單光子的到達時間。進一步的，所述控制器26開啟光子積分模式，并進一步利用近紅外光頻域擴散方程進行三維重建以得到血氧分布。由于近紅外光頻域擴散方程為習(xí)知技術(shù)，在此不再詳細(xì)說明。
[0046]在進行血流探測時，所述控制器26在所述工作模式為血流探測時控制所述長相關(guān)激光產(chǎn)生直流激光并進行正弦調(diào)制后經(jīng)過所述波長切換器，由所述為位置切換器經(jīng)過所述多模光纖23，輪流輸送相應(yīng)波長的激光到入射光源點，所述探測器記錄單光子到達時間。所述控制器26根據(jù)所述單光子的到達時間計算自相關(guān)函數(shù)，利用近紅外光自相關(guān)方程進行三維重建以得到血流分布。由于近紅外光自相關(guān)方程為習(xí)知技術(shù)，在此不再詳細(xì)說明。
[0047]所述近紅外成像儀系統(tǒng)20主要應(yīng)用在遠(yuǎn)距離非接觸測量中，其采用單透鏡，放置在探測器前方，對通過組織后發(fā)散的光進行匯聚，增強探測強度。
[0048]請參考圖5，所述成像數(shù)據(jù)重建系統(tǒng)30系采用蒙特卡洛方法模擬成像數(shù)據(jù)重建，其包括脂肪測量裝置31及蒙特卡洛計算裝置32。
[0049]所述脂肪測量裝置31用于獲取生物體被測部位的脂肪層厚度數(shù)據(jù)，并進行三維建模。所述脂肪測量裝置包括脂肪厚度測試儀和信號陣列分析儀。采用脂肪厚度測試儀測得被測部位的第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)，采用信號陣列分析儀測得被測部位的第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)；對比第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)和第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)，兩者數(shù)據(jù)相近時，以第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，兩者數(shù)據(jù)偏差較大時，以第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，得到被測部位的最終脂肪層厚度數(shù)據(jù)。所述三維體素化建模是根據(jù)所需重建數(shù)據(jù)精確度，確定最小體素網(wǎng)格的尺寸，把生物體被測部位的肌肉和脂肪按照不同的組織特性進行標(biāo)記。[0050]所述蒙特卡洛計算裝置32對建模位置模擬光強的信號強度、相位以及建立自相關(guān)函數(shù)，并根據(jù)模擬數(shù)據(jù)計算出格林函數(shù)，并結(jié)合近紅外成像儀系統(tǒng)20所獲取數(shù)據(jù)重建被測部位的血氧和/或血流數(shù)據(jù)。
[0051]請參考圖6，本發(fā)明還提供了一種非接觸式成像方法，其包括以下步驟:
[0052]S1、開啟光源，選擇血氧和/或血流測量模式，采用探測器對生物體實現(xiàn)光子計數(shù)模式采集，以獲得被測部位的血氧和/或血流數(shù)據(jù)；
[0053]在步驟SI中，所述探測器可進行血氧探測與血流探測。在血氧探測中，所述探測器根據(jù)光子積分模式進行光子到達時間采集。
[0054]S2、測量生物體被測部位的脂肪層厚度數(shù)據(jù)，并進行三維體素化建模；[0055]在步驟S2中，采用脂肪厚度測試儀測得被測部位的第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)，采用信號陣列分析儀測得被測部位的第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)；對比第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)和第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)，兩者數(shù)據(jù)相近時，以第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，兩者數(shù)據(jù)偏差較大時，以第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，得到被測部位的最終脂肪層厚度數(shù)據(jù)。由于近紅外光的主要吸收者為血紅細(xì)胞，而脂肪組織中血紅細(xì)胞非常少，因此主要穿透脂肪的近紅外光，光強衰減很少，而主要穿透肌肉組織的近紅外光，光強衰減很厲害。根據(jù)近紅外光的擴散路徑，可以在接近分層的探測器端檢測到一個階躍信號。探測器分別探測不同的組織層(比如表皮、月旨肪、肌肉或者表皮、顱骨、大腦)，如果是中間組織層進行分界，則中間層相鄰組織層的信號會驟然變化較大。因此，采用脂肪厚度測試儀需對皮膚進行夾緊，對皮膚松弛人群會有一定誤差，故在兩個測量相差較大的時候，以信號陣列分析儀所獲得的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。
[0056]在步驟S2中，所述三維體素化建模是根據(jù)所需重建數(shù)據(jù)精確度，確定最小體素網(wǎng)格的尺寸，把生物體被測部位的肌肉和脂肪按照不同的組織特性進行標(biāo)記。
[0057]在步驟S2中，還進一步包括預(yù)測被測部位的表面弧度，并根據(jù)表面弧度對被測部位進行三維體素化建模，以劃分出體素區(qū)域，并給體素區(qū)域賦以相應(yīng)的折射率、吸收率、散射率和血液流速值，便于在后續(xù)數(shù)據(jù)處理中消除脂肪層影響。對于手臂等被測量點，可以通過用卷尺測量臂圍，并取L/2pi來計算表面弧度進行建模；對于復(fù)雜不規(guī)則的腫瘤，可以通過表面拍照和進行逐點掃描的方式獲取表面拓?fù)錁?gòu)型。具體操作可以通過發(fā)射激光短脈沖，對腫瘤進行逐點逐行掃描，對反射脈沖的飛行時間進行記錄，從而對表面的凸凹程度進行記錄。
[0058]S3、采用蒙特卡洛方法對建模位置模擬光強的信號強度、相位以及建立自相關(guān)函數(shù)，并根據(jù)模擬數(shù)據(jù)計算格林函數(shù)；
[0059]在步驟S3中，蒙特卡洛計算相當(dāng)耗時，可以離線進行計算，存儲相應(yīng)格林函數(shù)等參數(shù)，在同類型測量時，譬如圓柱模型(手臂)，圓球模型(頭顱)僅需要回翻查找表即可。鑒于不規(guī)則外形的組織需要重新建模，蒙特卡洛方法不是最優(yōu)選擇(耗時太久)，但是在特別需要的時候(重建時間不是問題的情況下)，可以進行蒙特卡洛計算，并進行數(shù)據(jù)重建。
[0060]蒙特卡洛計算基本原理:將空間模型劃分成N個體素，具有各自的吸收率和散射率，光子的自由傳播步長可以根據(jù)每個體素的散射率進行計算。每經(jīng)過一次散射，光子強度減弱，每個光子的路徑信息將被記錄。
[0061]在配置文件中，賦予每個體素相應(yīng)的組織類型(比如脂肪、肌肉、骨骼)和光學(xué)特性(折射率為n，各向異性因子g)。在模擬過程中，光子從一個預(yù)先定義的源位置出發(fā)，對其傳播展開持續(xù)監(jiān)控，對于每個步驟中，散射長度(L)是基于從散射率ys得到的指數(shù)分布計算，然后通過一個散射角改變其方向，散射角分布基于Henyey-Greenstein相位函數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸式成像系統(tǒng)，用于探測生物體，其特征在于:包括近紅外成像儀系統(tǒng)以及成像數(shù)據(jù)重建系統(tǒng)； 所述近紅外成像儀系統(tǒng)包括: 光源，包括正弦調(diào)制的光電二級管和強度恒定的長相關(guān)激光； 光切換器，一端與所述光源光學(xué)連接，另一端與多模光纖光學(xué)連接，包括波長切換器與位置切換器； 探測器，由多個單光子計數(shù)單元組成，其中，所述多個單光子計數(shù)單元一端與單模光纖光學(xué)連接，其中，所述生物體位于所述多模光纖與所述單模光纖之間，所述單光子計數(shù)單元通過所述單模光纖對所述生物體進行探測； 控制器，與所述光源、所述光切換器、所述探測器電性連接，用于根據(jù)工作模式控制所述光源產(chǎn)生相應(yīng)的激光以及控制所述探測器采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)； 所述成像數(shù)據(jù)重建系統(tǒng)包括脂肪測量裝置及蒙特卡洛計算裝置； 所述脂肪測量裝置用于獲取生物體被測部位的脂肪層厚度數(shù)據(jù)，并進行三維體素化建模； 所述蒙特卡洛計算裝置對建模位置模擬光強的信號強度、相位以及建立自相關(guān)函數(shù)，并根據(jù)模擬數(shù)據(jù)計算格林函數(shù)，并結(jié)合近紅外成像儀系統(tǒng)所獲取數(shù)據(jù)重建被測部位的血氧和/或血流數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式成像系統(tǒng)，其特征在于，所述工作模式包括血氧探測與血流探測，所述血氧測量在光電二極管開通時進行，所述血流測量在長相關(guān)激光開通時進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸式成像系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器在所述工作模式為血氧探測時對激光進行正弦調(diào)制，并控制所述光電二極管在多個不同波長的激光之間進行切換，經(jīng)過所述波長切換器，由所述位置切換器經(jīng)過所述多模光纖，輪流輸送相應(yīng)波長的激光到入射光源點，所述探測器記錄單光子的到達時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸式成像系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器在所述工作模式為血流探測時控制所述長相關(guān)激光產(chǎn)生直流激光并經(jīng)過所述波長切換器，由所述為位置切換器經(jīng)過所述多模光纖，輪流輸送相應(yīng)波長的激光到入射光源點，所述探測器記錄單光子到達時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式成像系統(tǒng)，其特征在于:所述脂肪測量裝置包括脂肪厚度測試儀和信號陣列分析儀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式成像系統(tǒng)，其特征在于，所述三維體素化建模是根據(jù)所需重建數(shù)據(jù)精確度，確定最小體素網(wǎng)格的尺寸，把生物體被測部位的肌肉和脂肪按照不同的組織特性進行標(biāo)記。
7.一種非接觸式成像方法，其特征在于，包括以下步驟: S1、開啟光源，選擇血氧和/或血流測量模式，采用探測器對生物體實現(xiàn)光子計數(shù)模式采集，以獲得被測部位的血氧和/或血流數(shù)據(jù)； S2、測量生物體被測部位的脂肪層厚度數(shù)據(jù)，并進行三維體素化建模； S3、采用蒙特卡洛方法對建模位置模擬光強的信號強度、相位以及建立自相關(guān)函數(shù)，并根據(jù)模擬數(shù)據(jù)計算格林函數(shù)，S4、根據(jù)所計算的格林函數(shù)重建所述被測部位血氧和/或血流數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述非接觸式成像方法，其特征在于，在步驟SI中，在血氧探測中，所述探測器根據(jù)光強采用可變積分時間窗模式進行光子計數(shù)積累。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述非接觸式成像方法，其特征在于，在步驟S2中，采用脂肪厚度測試儀測得被測部位的第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)，采用信號陣列分析儀測得被測部位的第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)；對比第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)和第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)，兩者數(shù)據(jù)相近時，以第一脂肪層厚度數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，兩者數(shù)據(jù)偏差較大時，以第二脂肪層厚度數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，得到被測部位的最終脂肪層厚度數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非接觸式成像系統(tǒng)，其特征在于，在步驟S2中，所述三維體素化建模是根據(jù)所需重建數(shù)據(jù)精確度，確定最小體素網(wǎng)格的尺寸，把生物體被測部位的肌肉和脂肪按照不同的組織特性進行標(biāo)記。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所 述非接觸式成像方法，其特征在于，在步驟S2中，還進一步包括預(yù)測被測部位的表面弧度，并根據(jù)表面弧度對被測部位進行三維體素化建模。
【文檔編號】A61B5/026GK103908239SQ201410081281
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】邢曉曼, 呂鐵軍, 董月芳 申請人:中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所