人体微循环血流灌注检测仪及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物医学检测技术领域，具体涉及一种人体微循环血流灌注检测仪 器，可以无创检测人体组织微循环血流灌注，同时还相应涉及一种检测方法。
【背景技术】
[0002] 微循环是微动脉与微静脉之间毛细血管中的血液循环，是人体循环系统中最基层 的结构和功能单位，作为人体血液与各组织、细胞进行物质交换的途径，其负责为每个器 官、每个组织细胞提供氧气、养料、传递能量、排出二氧化碳及代谢废物等，所以人体微循环 的临床测量对于判断人体各组织是否健康以及对于疾病治疗有着重要的指导和辅助作用。
[0003] 尤其在重症加强护理病房（I⑶）里面，很多重症患者在接受治疗时，由于血液循 环功能有所下降，使得患者手指脚趾部分微循环供血不足，如果医生没有及时发现并采取 有效的治疗措施，最终会导致患者的手指脚趾出现坏死。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于，提供一种能够监测I⑶重症患者包括手指脚趾在内的组织微 循环血流灌注的检测仪，在患者出现微循环障碍时帮助医护人员及时发现并采取有效的治 疗措施，以保障患者的健康。
[0005] 本发明提出的一种人体微循环血流灌注检测仪，包括激光模块、光探头、探测模 块、信号处理模块以及用户界面模块；其中，
[0006] 所述激光模块，用于向光探头发射预设波长的激光信号；
[0007] 所述光探头，用于与人体组织表面接触，将激光模块发射的激光信号传输至人体 组织，并将人体组织反射回来的带有多普勒频移信号的光信号传输至探测模块；
[0008] 所述探测模块，用于将光探头传输来的带有多普勒频移信号的光信号转成相应的 电信号，并传输至信号处理模块；
[0009] 所述信号处理模块，用于从探测模块传输来的电信号中提取出多普勒频移信号， 并根据该多普勒频移信号计算出血流灌注；
[0010] 所述用户界面模块，用于将信号处理模块计算出的血流灌注以可视化形式进行显 不。
[0011] 在本发明的进一步优选方案中，所述光探头设置有一根出射光纤和多根布设在所 述出射光纤周围的入射光纤；所述出射光纤与所述激光模块连接，入射光纤与所述探测模 块连接。
[0012] 在本发明的进一步优选方案中，所述光探头各光纤的直径为50iim至250iim，相 邻光纤之间的距离为250ym至2000ym。
[0013] 在本发明的进一步优选方案中，所述信号处理模块包括提取单元和计算单元；所 述提取单元包括第一滤波电路、交流放大电路、第二滤波电路、直流放大电路以及A/D转换 器；
[0014] 所述第一滤波电路，将经探测模块传输来带有多普勒频移信号的电信号进行初步 滤波，以去除有用信号带宽之外的噪声；
[0015] 所述交流放大电路，将经第一滤波电路滤波后的电信号进行放大；
[0016] 所述第二滤波电路，将经交流放大电路放大的电信号进行二次滤波，以去除电路 本身引入的在有用信号带宽之内的噪声，得到一个时变电压信号并输至所述A/D转换器；
[0017] 所述直流放大电路，用于直接将探测模块传输来的带有多普勒频移信号的电信号 进行放大，得到一个被放大的原始电信号并输至A/D转换器；
[0018] 所述A/D转换器，用于将第二滤波电路传输来的电信号、以及直流放大电路传输 来的电信号从模拟形式转换成数字形式，并输至所述计算单元；
[0019] 所述计算单元，用于根据A/D转换器传输来的多普勒频移信号计算出血流灌注。
[0020] 在本发明的进一步优选方案中，所述用户界面模块具体以数字、曲线图或波形图 进行显示。
[0021] 在本发明的进一步优选方案中，所述用户界面模块设有基本用户模式和高级用户 模式；基本用户模式下以数字和曲线图的形式显示血流灌注；高级用户模式下除了显示血 流灌注之外，还显示时变电压信号、功率谱以及频率权重的功率谱的波形图。
[0022] 在本发明的进一步优选方案中，还包括波长设置模块，用于设置激光模块发射的 激光信号的波长。
[0023] 在本发明的进一步优选方案中，波长设置模块设置的中心波长为650nm±IOnm或 780nm±IOnm或 850nm±IOnm0
[0024] 相应的，本发明还提出了一种人体微循环血流灌注检测方法，包括以下步骤：
[0025]AU发射用于检测人体组织血流灌注的预设波长的激光信号；
[0026]A2、从多方位接收反射回来的带有多普勒频移信号的光信号；
[0027]A3、将带有多普勒频移信号的光信号转成相应的电信号；
[0028]A4、从所述电信号中提取出多普勒频移信号，并根据该多普勒频移信号计算出血 流灌注。
[0029] 在本发明的进一步优选方案中，所述步骤A4中计算血流灌注具体为：
[0030]A41、将所述电信号转换成数字信号，对所述数字信号进行傅里叶变换得到其功率 谱；
[0031]A42、将带频率权重的功率谱进行积分计算，计算结果除以转换成数字信号的原始 电信号平方的平均值，以对血流灌注进行归一化。
[0032] 有益效果：本发明提出的一种人体微循环血流灌注检测仪可以用来监测I⑶重症 患者包括手指脚趾在内的组织微循环血流灌注，并通过可视化形式进行显示，在患者出现 微循环障碍时能够帮助医生或相关医护人员及时发现并采取有效的治疗措施，从而保障了 患者的健康。
[0033] 本发明相应提出的一种人体微循环血流灌注检测方法同样具备以上有益效果。
【附图说明】
[0034]图1是实施例一提出的一种人体微循环血流灌注检测仪的模块化结构示意图。
[0035] 图2是实施例一中光探头的横截面结构示意图。
[0036] 图3是实施例二提出的种人体微循环血流灌注检测方法的流程示意图。
[0037]图4是应用实例中检测手指指尖微循环血流灌注的整体操作示意图。
[0038] 图5是应用实例中检测手指指尖微循环血流灌注的局部操作示意图。
[0039] 图6是应用实例中检测手指指尖微循环血流灌注时光信号传播方示意图。
【具体实施方式】
[0040] 为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步 描述。
[0041] 激光多普勒检测人体微循环的基本原理是，通过光纤把激光传送至光探头，当光 探头放在人体组织表面时，激光除了部分被组织表面反射外，有一部分进入微血管中，被运 动着的红血球散射回来的光将产生多普勒频移，而被静止的组织散射回来的光没有多普勒 频移，这两部分光都被光电探测器接收转化成电信号，然后经过滤波器提取出多普勒信号， 该信号的振幅和频率分别与被测组织体积内运动的红血球数量以及它们的速度成正比。由 于被测体积内的血球数量是一个随脉搏、微循环节律以及人体其他器官的活动而改变的随 机量，被测体积内的红血球的运动速度也不是一个单一数值，且接收到的光信号也可能是 经过多次碰撞散射回来的，所以多普勒频移信号的频率并不是一个单一值，而是分布在一 定的频率范围内，对该频段内的信号进行积分，即可反映被测体积的血流灌注。
[0042] 实施例一
[0043] 请参阅图1，本实施例一种人体微循环血流灌注检测仪，其包括激光模块10、光探 头20、探测模块30、信号处理模块40以及用户界面模块50;其中，
[0044] 所述激光模块10,用于向光探头20发射预设波长的激光信号；
[0045] 所述光探头20,用于与人体组织表面接触，将激光模块10发射的激光信号传输至 人体组织，并将人体组织反射回来的带有多普勒频移信号的光信号传输至探测模块30;
[0046] 所述探测模块30,用于将光探头20传输来的带有多普勒频移信号的光信号转成 相应的电信号，并传输至信号处理模块40 ;
[0047] 所述信号处理模块40,用于从探测模块30传输来的电信号中提取出多普勒频移 信号，并根据该多普勒频移信号计算出血流灌注；
[0048] 所述用户界面模块50,用于将信号处理模块40计算出的血流灌注以可视化形式 进行显示。
[0049] 本实施例中，激光模块10用于发射特定波长的激光信号，具体优选为650nm、 780nm或850nm，红血球对不同波长的光吸收率不同，因此不同波长的激光会影响对人体组 织的测量深度，故本实施例可根据具体需要来选择特定波长的激光。激光模块10在结构上 可包括一个半导体激光器和一控制电路；为了便于与光纤耦合，在半导体激光器上可安装 一标准光纤适配器（例FC);控制电路主要包括一个直流电流驱动电路，驱动电流的大小可 以在电路板上进行调节。
[0050] 在具体实现上，本实施例还可增设波长设置模块60,用于设置激光模块10发射的 激光信号的波长。波长设置模块60设置的中心波长优选为650nm±IOnm或780nm±IOnm 或 850nm±IOnm0
[0051] 本实施例对所述光探头20在结构上做了优化，具体的，如图2所示，所述光探头20 设置有一根出射光纤21和多根布设在所述出射光纤周围的入射光纤22 (入射光纤22具体 可以是如图2所示的6根，当然也可以是其他合适的数量）；所述出射光纤21与所述激光模 块10连接，用于传输激光模块10发射的激光信号；入射光纤22与所述探测模块30连接， 用于收集人体组织反射回来的光信号。由于出射到人体组织内部的光信号在经过多次散射 和反射之后，会向无数个不同的方向传播，因此本实施例设置了多根入射光纤22,以提高捕 捉到多普勒信号的机率。
[0052] 此外，光纤与光纤之间的距离也很重要，本实施例中光探头20各光纤（出射光纤 21、入射光纤22)的直径为50ym至250ym，相邻光纤之间的距离为250ym至2000ym，以 进一步提高捕捉到多普勒信号的机率。在使用时将光探头20的多根光纤的端面稳稳地固 定在人体组织表面（例如手指指尖），以尽量减小伪运动给检测带来的影响。
[0053] 所述探测模块30在结构上可以包括一个光电二极管和一接收电路。为了便于与 光纤耦合，在探测模块30表面可安装一标准光纤适配器（例如FC)。所述接收电路能够保 证光电二极管工作在合适的条件下，并能够作为第一放大级，放大从人体组织反射回来的 微弱信号。
[0054] 所述信号处理模块40在结构上可包括提取单元41和计算单元42,所述提取单元 41包括第一滤波电路、交流放大电路、第二滤波电路、直流放大电路以及A/D转换器。
[0055] 所述第一滤波电路，将经探测模块