基于光量子测量的血流动力学检测方法及系统

本发明涉及血流动力学领域，尤其涉及一种基于光量子测量的血流动力学检测方法及系统。

背景技术：

1、目前，利用彩超仪器获得血管的实时动态图像，从而可以观察血管的解剖结构、血流动力学状态，但这种方法需要人工参与血管的实时动态图像的分析，一方面，一些激光监听技术基于声音传输到玻璃上会产生振动的原理，在玻璃上贴敷薄膜，并向玻璃发射激光，使得玻璃在接收激光和声音之后发生振动，利用薄膜来检测玻璃的这种振动，从而可以监听到声音的内容，另一方面，血管中血流的流动也会使得血管产生振动，因此可以基于激光监听技术的实现原理来实现血管中血流的监测，但目前并未有相关技术通过此方法实现。因此，亟待一种解决方案可以通过激光技术实现血管的血流动力学检测。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于光量子测量的血流动力学检测方法及系统，可以通过激光技术实现血管的血流动力学检测。

2、第一方面，本发明提供了一种基于光量子测量的血流动力学检测方法，包括：

3、在血管的表面配置接触式金箔之后，利用激光发射器向所述血管发射基模激光，在所述接触式金箔的表面接收所述基模激光之后，对所述基模激光进行激光横向振幅和激光相位分布的空间调制，得到调制激光，对所述调制激光的强度噪声进行噪声抑制，得到抑制噪声，在所述抑制噪声符合预设的散粒噪声基准时，将所述抑制噪声在所述调制激光中对应的调制激光作为抑制好噪声的调制激光；

4、利用所述抑制好噪声的调制激光采集所述血管的振动信号，在所述振动信号的信噪比大于预设信噪比时，判定所述振动信号的最小可测振幅符合预设的标准量子极限；

5、在所述振动信号的最小可测振幅符合预设的标准量子极限时，从所述振动信号中划分手术前信号与手术后信号，分别对所述手术前信号与所述手术后信号进行傅里叶变换，得到手术前频域信号与手术后频域信号；

6、构建所述手术前频域信号的手术前频率谱图，构建所述手术后频域信号的手术后频率谱图，构建所述手术前信号的手术前时域曲线，构建所述手术后信号的手术后时域曲线；

7、对比所述手术前频率谱图与所述手术后频率谱图，得到谱图对比结果，对比所述手术前时域曲线与所述手术后时域曲线，得到曲线对比结果，利用所述谱图对比结果与所述曲线对比结果识别所述血管的血流动力状态。

8、在第一方面的一种可能实现方式中，所述对所述基模激光进行激光调制，得到调制激光，包括：

9、利用预设的振幅型空间光调制器对所述基模激光进行激光横向振幅的空间调制，得到调制好振幅的激光；

10、利用预设的相位型空间光调制器对所述调制好振幅的激光进行激光相位分布的空间调制，得到调制好相位的激光；

11、在所述接触式金箔的表面对所述调制好相位的激光进行激光反射，得到所述调制激光。

12、在第一方面的一种可能实现方式中，所述利用所述抑制好噪声的调制激光采集所述血管的振动信号，包括：

13、计算所述抑制好噪声的调制激光在所述激光发射器上的照射面积：

14、基于所述照射面积，计算所述抑制好噪声的调制激光的激光坐标：

15、利用所述激光坐标计算所述抑制好噪声的调制激光的激光偏移量，并将所述激光偏移量作为所述振动信号。

16、在第一方面的一种可能实现方式中，所述利用所述激光坐标计算所述调制激光的激光偏移量，包括：

17、计算所述激光坐标中两个相邻时刻下的激光坐标之间的坐标向量；

18、识别所述坐标向量的正负符号与向量长度；

19、利用所述正负符号与所述向量长度构建所述激光偏移量。

20、在第一方面的一种可能实现方式中，所述分别对所述手术前信号与所述手术后信号进行傅里叶变换，得到手术前频域信号与手术后频域信号，包括：

21、构建所述手术前信号的第一信号函数；

22、基于所述第一信号函数，对所述手术前信号进行傅里叶变换，得到手术前频域信号：

23、构建所述手术后信号的第二信号函数；

24、基于所述第二信号函数，对所述手术后信号进行傅里叶变换，得到手术后频域信号。

25、在第一方面的一种可能实现方式中，所述构建所述手术前频域信号的手术前频率谱图，包括：

26、将所述手术前频域信号对应的频率作为横轴参数，并将所述手术前频域信号作为纵轴参数；

27、构建所述横轴参数与所述纵轴参数之间的曲线，将所述横轴参数与所述纵轴参数之间的曲线作为所述手术前频率谱图。

28、在第一方面的一种可能实现方式中，所述对比所述手术前频率谱图与所述手术后频率谱图，得到谱图对比结果，包括：

29、利用所述手术前频率谱图分析所述手术后频率谱图对应的标准频率谱图；

30、利用下述公式计算所述手术后频率谱图与所述标准频率谱图之间的谱图相似度：

31、

32、其中，ρxy表示所述谱图相似度，xn表示所述手术后频率谱图中第n个频率对应的手术后频域信号，表示所述手术后频率谱图中手术后频域信号的平均值，n表示所述手术后频率谱图中频率的总数，yn表示所述标准频率谱图中第n个频率对应的信号，表示所述标准频率谱图中信号的平均值；

33、将所述谱图相似度作为所述谱图对比结果。

34、在第一方面的一种可能实现方式中，所述利用所述手术前频率谱图分析所述手术后频率谱图对应的标准频率谱图，包括：

35、识别所述手术前频率谱图对应的第一手术部位与所述手术后频率谱图对应的第二手术部位；

36、采集所述第一手术部位的第一历史频域信号与所述第二手术部位的第二历史频域信号；

37、拼接所述第一历史频域信号与所述第二历史频域信号，得到拼接频域信号；

38、构建所述拼接频域信号的信号分析模型；

39、基于所述手术前频率谱图，利用所述信号分析模型分析所述第二手术部位的标准频率谱图。

40、在第一方面的一种可能实现方式中，所述构建所述拼接频域信号的信号分析模型，包括：

41、利用下述公式计算所述拼接频域信号中第一历史频域信号的随机性参数：

42、

43、其中，tt表示所述随机性参数，yt表示所述第一历史频域信号中第t时刻的信号值，α表示平滑参数，tt-1表示上一时刻的随机性参数，bt-1表示上一时刻的趋势性参数，st-l表示t-l时刻的时段参数，l表示周期长度；

44、利用下述公式计算所述拼接频域信号中第一历史频域信号的趋势性参数：

45、bt＝β(tt-tt-1)+(1-β)bt-1

46、其中，bt表示所述趋势性参数，β表示平滑参数，tt表示所述随机性参数，tt-1表示上一时刻的随机性参数，bt-1表示上一时刻的趋势性参数；

47、利用下述公式计算所述拼接频域信号中第一历史频域信号的时段参数：

48、

49、其中，st表示所述时段参数，yt表示所述第一历史频域信号中第t时刻的信号值，tt表示所述随机性参数，γ表示平滑参数，st-l表示t-l时刻的时段参数，l表示周期长度；

50、根据所述随机性参数、所述趋势性参数及所述时段参数，利用下述公式分析所述拼接频域信号中第一历史频域信号对应的当前频域信号：

51、

52、其中，为预测值，m表示进行信号分析的时刻到所分析的信号的时刻之间间隔期数，l表示周期长度，tt表示所述随机性参数，bt表示所述趋势性参数，st+m-l表示t+m-l时刻的时段参数；

53、在所述当前频域信号与所述拼接频域信号中第二历史频域信号之间的信号损失值小于预设损失值时，确定所述信号分析模型。

54、第二方面，本发明提供了一种基于光量子测量的血流动力学检测系统，所述系统包括：

55、信号采集模块，用于在血管的表面配置接触式金箔之后，利用激光发射器向所述血管发射基模激光，在所述接触式金箔的表面接收所述基模激光之后，对所述基模激光进行激光横向振幅和激光相位分布的空间调制，得到调制激光，对所述调制激光的强度噪声进行噪声抑制，得到抑制噪声，在所述抑制噪声符合预设的散粒噪声基准时，将所述抑制噪声在所述调制激光中对应的调制激光作为抑制好噪声的调制激光；

56、振幅判定模块，用于利用所述抑制好噪声的调制激光采集所述血管的振动信号，在所述振动信号的信噪比大于预设信噪比时，判定所述振动信号的最小可测振幅符合预设的标准量子极限；

57、信号变换模块，用于在所述振动信号的最小可测振幅符合预设的标准量子极限时，从所述振动信号中划分手术前信号与手术后信号，分别对所述手术前信号与所述手术后信号进行傅里叶变换，得到手术前频域信号与手术后频域信号；

58、曲线构建模块，用于构建所述手术前频域信号的手术前频率谱图，构建所述手术后频域信号的手术后频率谱图，构建所述手术前信号的手术前时域曲线，构建所述手术后信号的手术后时域曲线；

59、状态识别模块，用于对比所述手术前频率谱图与所述手术后频率谱图，得到谱图对比结果，对比所述手术前时域曲线与所述手术后时域曲线，得到曲线对比结果，利用所述谱图对比结果与所述曲线对比结果识别所述血管的血流动力状态。

60、与现有技术相比，本方案的技术原理及有益效果在于：

61、本发明通过利用激光发射器向所述血管发射基模激光，以用于将基模激光照射至所述血管的表面，从而使得血管的表面发生振动，并且将血流引起的血管振动所导致的发生偏移的基模激光反射回所述激光发射器中，进一步地，本发明通过利用所述抑制好噪声的调制激光采集所述血管的振动信号，以用于将抽象的血管位移具象化为金箔的位移，从而将血管表面的振动信号具象化为金箔的振动信号，本发明通过从所述振动信号中划分手术前信号与手术后信号，以用于检测进行手术后血管的血流振动信号是否出现异常，本发明通过对比所述手术前频率谱图与所述手术后频率谱图，以用于检测所述手术后频率谱图是否出现异常，从而检测手术后血管的血流动力是否发生异常变动，进一步地，本发明通过利用所述手术前频率谱图分析所述手术后频率谱图对应的标准频率谱图，以用于利用与血管相邻的血管即手术前血管的谱图预测当前血管即手术后血管的谱图，即正常情况下的谱图。因此，本发明提出的一种基于光量子测量的血流动力学检测方法及系统，可以通过激光技术实现血管的血流动力学检测。