基于弱相干干涉的生物膜组织缺陷光学检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于弱相干干涉的生物膜组织缺陷光学检测方法和装置，该方法包括利用光学相干成像(OCT)系统获取生物膜组织干涉光谱，对干涉光谱进行傅里叶变换得到结构图像，基于结构图像获取需进行修复和强化的生物膜组织缺陷，进行缺陷定位和尺寸测定。之后根据检测结果向缺陷部位的生物膜组织表面施用粘合剂进行修复和强化。本发明专利技术可实现快速、非接触、深度可分辨(微米精度)的生物膜组织缺陷检测，能够实现快速评估缺陷部位，从而对其进行修复和强化以获取优质的人工心脏生物瓣膜小叶。小叶。小叶。

【技术实现步骤摘要】
基于弱相干干涉的生物膜组织缺陷光学检测方法和装置


[0001]本专利技术涉及用于植入物的生物假体组织的缺陷检测，更具体地涉及一种基于弱相干干涉的生物膜组织缺陷光学检测方法和装置。

技术介绍

[0002]正常天然心脏包括主动脉瓣、二尖瓣、三尖瓣和肺动脉瓣，其中每个瓣膜都具有单向小叶，用来控制通过心脏的血液的定向流动。当心脏瓣膜出现患病或者损坏时，为了心脏正常工作，可进行瓣膜置换手术，用人工心脏生物瓣膜代替人体自身的心脏瓣膜。
[0003]人工心脏生物瓣膜用生物组织材料制成，比如利用牛心包组织、猪心包组织制作人工心脏生物瓣膜的单个小叶。通常用于制备人工心脏生物瓣膜小叶的典型过程是获取新鲜的动物心包囊，切开心包囊使其变平坦并且清除多余的脂肪和杂质。修剪明显不能使用区域后使用药物交联组织，之后去除组织粗糙边缘。处理后的生物膜主要包含胶原纤维，表现为纤维的外表面和光滑的内表面。该生物膜被用于制作人工心脏生物瓣膜的小叶。
[0004]生物材料制成的小叶会有原生缺陷，包括小叶切割边缘的通孔或穿孔。有缺陷的生物瓣膜会在生产过程或者用于患者前其他时刻被丢弃。此外，小叶在组装到人造心脏瓣膜框架上时，材料被缝线订穿，也会造成其在使用过程中形成弱化点。
[0005]为了提高人造心脏瓣膜可用的小叶量，需要对可进行修复和强化的缺陷进行检测。
[0006]综上，现有技术存在的缺陷为：目前对生物膜组织缺陷检测的方法是进行人工检测，只能定性而无法定量分析，而且人眼无法获取深度方向的膜间信息。因此对生物膜缺陷进行精确、高效地检测评估。
[0007]因此提高人造心脏瓣膜可用的小叶量，在植入人体前进行高效的检测评估，从而进行必要的修复和强化，以获取更优质的人工心脏瓣膜小叶有迫切的需要。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出了一种基于弱相干干涉的生物膜组织缺陷光学检测方法和装置。该方法包括利用光学相干成像(OCT)系统获取生物膜组织干涉光谱，对干涉光谱进行傅里叶变换得到结构图像，基于结构图像获取需进行修复和强化的生物膜组织缺陷，进行缺陷定位和尺寸测定。之后根据检测结果向缺陷部位的生物膜组织表面施用粘合剂进行修复和强化。本专利技术可实现快速、非接触、深度可分辨(微米精度)的生物膜组织缺陷检测，能够实现快速评估缺陷部位，从而对其进行修复和强化以获取优质的人工心脏生物瓣膜小叶。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：
[0009]本专利技术公开了一种基于弱相干干涉的生物膜组织缺陷光学检测方法，方法包括：
[0010]利用OCT扫描成像生物膜组织，获得OCT生物膜组织三维结构图像；
[0011]根据OCT结构图像，鉴定需用粘合剂进行修复和强化的生物膜组织缺陷；测定生物膜组织缺陷的三维坐标位置和尺寸。
[0012]作为进一步地改进，本专利技术所述的生物膜组织包括心包膜、主动脉瓣膜、硬脑膜、腹膜、隔膜或肠粘膜下层。
[0013]作为进一步地改进，本专利技术所述的生物膜组织缺陷包括分层、穿孔、开裂和通孔；分层、穿孔、开裂为生物膜组织原生需要进行修复的缺陷，通孔为生物膜组织缝合到人工心脏瓣膜后，由缝线订穿导致的需要进行强化的缺陷。
[0014]作为进一步地改进，本专利技术所述的鉴定需用粘合剂进行修复和强化的生物膜组织缺陷，测定生物膜组织缺陷的三维坐标位置和尺寸，具体包括：鉴定穿孔、开裂、通孔的缺陷，测定穿孔、开裂、通孔缺陷的三维坐标位置和尺寸，以及鉴定分层的缺陷，测定分层的缺陷的三维坐标位置和尺寸。
[0015]作为进一步地改进，本专利技术所述的鉴定穿孔、开裂、通孔的缺陷，测定穿孔、开裂、通孔缺陷的三维坐标位置和尺寸：
[0016]选取不同深度(z)的OCT生物膜结构图像进行最大值或平均值投影获得投影图像；将结构图像中背景噪声强度作为阈值对投影图像进行图像分割，分离为目标像素和背景像素；根据结构图像中目标像素的连通性(四连通或者八连通) 对目标区域进行标记；判断连通域数量n>2是否成立；若不成立，则鉴定为正常生物膜组织；若成立，则鉴定生物膜组织出现穿孔、开裂、通孔缺陷，统计其对应的区域面积即可得到三维坐标位置和缺陷尺寸。
[0017]作为进一步地改进，本专利技术所述的鉴定分层的缺陷，测定分层的缺陷的三维坐标位置和尺寸：
[0018]对结构图像中相邻深度像素(z和z+1)的强度信号进行差分计算获取极大值边界；统计极大值边界数量m；判断极大值边界数量m>2是否成立；若不成立，则鉴定为正常生物膜组织；若成立，则鉴定生物膜组织出现分层缺陷，统计其对应的区域面积即可得到三维坐标位置和缺陷尺寸。
[0019]作为进一步地改进，本专利技术所述的利用OCT扫描成像生物膜组织，获得OCT 生物膜组织三维结构图像具体为：利用OCT采集生物膜的干涉光谱，基于单个位置生物膜的干涉光谱提取深度域(z)强度信号；由快轴扫描方向(x)获得的多个深度域强度信号构成了OCT生物膜横截面(zx)结构图像；由慢轴扫描方向(y)获得的多个OCT生物膜横截面结构图像构成了OCT生物膜组织三维(zxy) 结构图像。
[0020]作为进一步地改进，本专利技术所述的利用OCT采集生物膜的干涉光谱包括如下方法：
[0021]通过扫描改变参考臂光程的时间域OCT成像方法；
[0022]或者利用光谱仪记录光谱干涉信号的光谱域OCT成像方法；
[0023]或者利用探测器记录光谱干涉信号的扫频OCT成像方法。
[0024]本专利技术还公开了一种基于弱相干干涉的生物膜组织缺陷光学检测装置，装置包括：
[0025]一套OCT光学相干探测装置，用于采集二维或者三维空间内的生物膜干涉光谱；
[0026]一个或多个处理器，耦连至OCT光学相干探测装置，用于分析处理生物膜干涉光谱得到生物膜组织缺陷。
[0027]作为进一步地改进，本专利技术所述的OCT光学相干探测装置是采用以下的一种：
[0028]包括低相干光源、干涉仪和探测器；
[0029]或者包括低相干光源、干涉仪和光谱仪；
[0030]或者包括扫频宽光谱光源、干涉仪和探测器。
[0031]本专利技术相比现有技术具有以下有益效果和优势：
[0032]本专利技术利用光学相干成像(OCT)系统获取生物膜组织干涉光谱，对干涉光谱进行傅里叶变换得到结构图像，基于结构图像获取需进行修复和强化的生物膜组织缺陷，进行缺陷定位和尺寸测定。之后根据检测结果向缺陷部位的生物膜组织表面施用粘合剂进行修复和强化。本专利技术可实现快速、非接触、深度可分辨(微米精度)的生物膜组织缺陷检测，能够实现快速评估缺陷部位，从而对其进行修复和强化以获取优质的人工心脏生物瓣膜小叶。
[0033]本专利技术获得的生物膜组织缺陷能够用于定位在何处修复和强化人工心脏生物瓣膜小叶。
[0034]相比人工测量，本专利技术可实现一次成像获取三维(微米精度)的生物膜组织结构图像，可通过统计结构图像中目标像素的连通域数量鉴定生物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于弱相干干涉的生物膜组织缺陷光学检测方法，其特征在于：所述方法包括：利用OCT扫描成像生物膜组织，获得OCT生物膜组织三维结构图像；根据OCT结构图像，鉴定需用粘合剂进行修复和强化的生物膜组织缺陷；测定生物膜组织缺陷的三维坐标位置和尺寸。2.根据权利要求1所述的基于弱相干干涉的生物膜组织缺陷光学检测方法，其特征在于：所述生物膜组织包括心包膜、主动脉瓣膜、硬脑膜、腹膜、隔膜或肠粘膜下层。3.根据权利要求1所述的基于弱相干干涉的生物膜组织缺陷光学检测方法，其特征在于：所述的生物膜组织缺陷包括分层、穿孔、开裂和通孔；所述的分层、穿孔、开裂为生物膜组织原生需要进行修复的缺陷，所述的通孔为生物膜组织缝合到人工心脏瓣膜后，由缝线订穿导致的需要进行强化的缺陷。4.根据权利要求1或2或3所述的基于弱相干干涉的生物膜组织缺陷光学检测方法，其特征在于：所述的鉴定需用粘合剂进行修复和强化的生物膜组织缺陷，测定生物膜组织缺陷的三维坐标位置和尺寸，具体包括：鉴定穿孔、开裂、通孔的缺陷，测定穿孔、开裂、通孔缺陷的三维坐标位置和尺寸，以及鉴定分层的缺陷，测定分层的缺陷的三维坐标位置和尺寸。5.根据权利要求4所述的基于弱相干干涉的生物膜组织缺陷光学检测方法，其特征在于：所述的鉴定穿孔、开裂、通孔的缺陷，测定穿孔、开裂、通孔缺陷的三维坐标位置和尺寸：选取不同深度(z)的OCT生物膜结构图像进行最大值或平均值投影获得投影图像；将结构图像中背景噪声强度作为阈值对投影图像进行图像分割，分离为目标像素和背景像素；根据结构图像中目标像素的连通性(四连通或者八连通)对目标区域进行标记；判断连通域数量n>2是否成立；若不成立，则鉴定为正常生物膜组织；若成立，则鉴定生物膜组织出现穿孔、开裂、通孔缺陷，统计其对应的区域面积即可得到三维坐标位置和缺陷尺寸。6.根据权利要求4所述的基于弱相干干涉的生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，姚霖，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：