一种基于光学相干层析成像技术的皮下脂肪测量方法

本发明涉及测量皮下脂肪，具体地说，涉及一种基于光学相干层析成像技术的皮下脂肪测量方法。

背景技术：

1、测量皮下脂肪可以评估一个人的体成分，特别是身体脂肪含量。皮下脂肪是人体内的一种脂肪储存形式，过量的皮下脂肪储存会增加肥胖、心血管疾病、糖尿病、高血压等慢性疾病的风险；而皮下脂肪的减少则与癌症患者死亡风险的提高和生存时间的缩短有关。通过测量皮下脂肪的厚度，可以评估一个人的身体脂肪含量、体型和健康状况。这些信息可以帮助营养师、健身教练或个人制定适当的营养和运动计划，以维持或改善身体健康。此外，在临床上，测量皮下脂肪厚度也可以用于评估一些疾病的进展和治疗效果，例如肥胖症、糖尿病、高血压、癌症等。因此，测量皮下脂肪对了解身体健康状况和观察疾病进展、评价营养治疗干预效果具有一定的重要性。皮下脂肪厚度可以通过多种方法进行测量，常见方法包括：皮褶厚度测量法，常用的测量部位包括肱三头肌、肩胛部和腹部等；生物电阻抗分析法是通过测量身体对电流的阻抗来评估体成分，包括皮下脂肪。这种方法需要使用专门的生物电阻抗仪器进行测量。这两种方法存在着准确性低，可重复性差，测量结果受人体状态影响等不同缺点。临床上常用的测量技术有b超测量法，多用于测量腹部皮下脂肪层的厚度。虽然成本较低且无辐射，但需要由经验丰富的技术人员操作；磁共振成像(mri，magnetic resonance imaging)和计算机断层扫描(ct，computed tomography)可以提供比其他方法更精确的测量结果，但需要使用昂贵的仪器进行测量，测量部位也受到一定限制，且ct存在辐射量较高的问题；双能x射线吸收法(dxa，dual-energy x-rayabsorptiometry)虽然被称为分子水平上体成分分析的金标准，具有准确、可重复、快速、成本较低，对患者的辐射剂量极低等优点，但仍具有一定的辐射暴露，故禁止用于儿童身上。

2、目前市面上还没有一款操作简单，可以测量人体各个部位，同时测量精度较高、可重复性高的皮下脂肪厚度测量装置。在专利号cn111862070a一种基于ct图像测量皮下脂肪厚度的方法，其采用深度学习，精确的提取脂肪内外两层曲线特征，再通过多方向计算求平均的方式较为准确地计算出皮下脂肪厚度，但ct图像对人体测量同样存在辐射的问题，且对测量部位具有一定限制。我们采用光学相干断层成像(oct，optical coherencetomography)技术用来测量皮下脂肪厚度。oct是一种非接触、非侵入式的高分辨率层析成像技术。它是基于相干光干涉仪的原理，通过收集从生物组织返回的背向反射或散射信号，得到二维或者三维结构图像。目前已经作为一种较为成熟的技术，广泛地应用在眼科、皮肤科和牙科等医学领域。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明利用光学相干断层成像(oct)技术，实现对皮下脂肪厚度进行高重复性、高精度测量的技术需求。

3、(二)技术方案

4、本为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种基于光学相干层析成像技术的皮下脂肪测量方法，通过建立oct系统用于测量皮下脂肪厚度，用于评估检测对象的营养状态，其包括：

5、系统搭建，设计和搭建一套频域oct系统；

6、数据采集，对实验对象的身体某一位置进行oct扫描获取数据集；

7、数据获取，用图像分割算法获得皮下脂肪厚度。

8、作为优选方案，所述oct系统采用光纤型系统或自由空间型系统的任意一种。

9、作为优选方案，通过oct技术测量小鼠皮下脂肪厚度，并构建神经母细胞瘤小鼠模型，其实验流程包括如下步骤：

10、s1、选用aj雄性小鼠12只，6周龄，体重约为19g；

11、s2、对s1中所用的小鼠中随机选出6只作为实验组在左后方皮下接种神经母细胞瘤细胞(neuro-2a细胞系)，剩余6只作为对照组同样在左后方皮下接种50％pbs，50％基质胶溶液0.1ml，无细胞；

12、s3、对s2中小鼠以接种细胞第三天为基线在小鼠的左右腹股沟部位采集3次光学相干断层成像图，采集图像前要对采集部位进行剃毛处理。

13、s4、对上述步骤小鼠第21天按照实验室动物伦理规范处死解剖，取左右腹股沟内侧皮肤标本进行he染色，制作皮肤病理切片，切片用数字切片扫描仪precice 500进行扫描，对扫描获得的图片进行分析并与oct结果进行对比。

14、作为优选方案，所述s2中实验组小鼠接种细胞稀释浓度为107个细胞每毫升溶液(50％pbs，50％基质胶),小鼠接种剂量为每只接种0.1ml。

15、作为优选方案，oct图像中每个像素代表的实际厚度是固定的(设为u)，通过计算一张oct图像中蓝线和绿线之间的垂直像素数量(设为y)，则某个位置的皮下脂肪厚度(设为l)则可通过公式(1)计算得到：

16、l＝y×u

17、作为优选方案，再对n个位置进行厚度计算，然后做平均，即可得到皮下脂肪的平均厚度(laver)：

18、

19、作为优选方案，所述对照组、实验组的12只小鼠接种后第3、17、21天进行图像采集，第4天为基线，第17天为小鼠体重下降5-8％，第21天为实验终点。

20、作为优选方案，实验操作为将小鼠麻醉后放置于设备固定位置并用胶带固定其四肢，确定图像采集部位后进行扫描采集图像。

21、(三)有益效果

22、与现有技术相比，本发明提供了一种基于光学相干层析成像技术的皮下脂肪测量方法，相对于传统的磁共振成像和计算机断层扫描的测试方式，本发明采用oct系统具有以下优势：

23、1)高精准度：具有高分辨率的特点(1-5μm)，可以对皮下脂肪的微小结构进行成像，能够精确地测量皮下脂肪层的厚度和密度；

24、2)实时成像：oct可以在几秒钟内完成一次测量，并且可以实时成像，能够及时反馈测量结果；

25、3)全面性：oct可以对全身不同部位的皮下脂肪进行测量，能够全面反映身体的脂肪分布情况；

26、4)易于操作：oct可以通过手持式探头进行测量，操作简单易行，不需要昂贵的仪器或专业人员进行测量；

27、5)高重复性：oct成像结果几乎不受环境温度、湿度等因素影响，可以多次测量。

技术特征：

1.一种基于光学相干层析成像技术的皮下脂肪测量方法，通过建立oct系统用于测量皮下脂肪厚度，用于评估检测对象的营养状态，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于光学相干层析成像技术的皮下脂肪测量方法，其特征在于：所述oct系统采用光纤型系统或自由空间型系统的任意一种。

3.根据权利要求2所述的一种基于光学相干层析成像技术的皮下脂肪测量方法，其特征在于：通过oct技术测量小鼠皮下脂肪厚度，并构建神经母细胞瘤小鼠模型，其实验流程包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种基于光学相干层析成像技术的皮下脂肪测量方法，其特征在于：所述s2中实验组小鼠接种细胞稀释浓度为107个细胞每毫升溶液(50％pbs，50％基质胶),小鼠接种剂量为每只接种0.1ml。

5.根据权利要求3所述的一种基于光学相干层析成像技术的皮下脂肪测量方法，其特征在于：oct图像中每个像素代表的实际厚度是固定的(设为u)，通过计算一张oct图像中蓝线和绿线之间的垂直像素数量(设为y)，则某个位置的皮下脂肪厚度(设为l)则可通过公式(1)计算得到：

6.根据权利要求5所述的一种基于光学相干层析成像技术的皮下脂肪测量方法，其特征在于：再对n个位置进行厚度计算，然后做平均，即可得到皮下脂肪的平均厚度(laver)：

7.根据权利要求3所述的一种基于光学相干层析成像技术的皮下脂肪测量方法，其特征在于：所述对照组、实验组的12只小鼠接种后第3、17、21天进行图像采集，第4天为基线，第17天为小鼠体重下降5-8％，第21天为实验终点。

8.根据权利要求7所述的一种基于光学相干层析成像技术的皮下脂肪测量方法，其特征在于：实验操作为将小鼠麻醉后放置于设备固定位置并用胶带固定其四肢，确定图像采集部位后进行扫描采集图像。

技术总结
本发明公开了一种基于光学相干层析成像技术的皮下脂肪测量方法，通过建立OCT系统用于测量皮下脂肪厚度，用于评估检测对象的营养状态，其包括：系统搭建，设计和搭建一套频域OCT系统；数据采集，对实验对象的身体某一位置进行OCT扫描获取数据集；数据获取，用图像分割算法获得皮下脂肪厚度；通过OCT技术测量小鼠皮下脂肪厚度，并构建神经母细胞瘤小鼠模型。本发明利用光学相干断层成像(OCT)技术，实现对皮下脂肪厚度进行高重复性、高精度测量的技术需求。

技术研发人员：陶灵,董必勤,李笑然,伊巴柯孜·阿布拉,王佳钰,张蕾,李婉琪,张岩,吴焱,柯宇晨
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7