本发明专利技术公开了一种四波段组织氧饱和度实时成像装置及方法，用于测量待检测组织的组织氧饱和度，其中装置包括宽谱光源、四波段滤光轮、视频成像相机、数据处理模块和显示模块。宽谱光源可在远距离对待检测组织进行照射，反射光经过四波段滤光轮过滤后被视频成像相机采集，而后数据被传递至数据处理模块进行处理后可在显示模块中展示。其中，四波段滤光轮还包括四个不同波长的窄带滤光片，并可带动窄带滤光片旋转，视频成像相机则可依照转速同步成像。本发明专利技术解决了远距离、广范围地对待检测组织进行非接触式组织氧饱和度测试的难题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种四波段组织氧饱和度实时成像装置及方法，属于医疗器械。
技术介绍
1、本部分的描述仅提供与本专利技术公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
2、人体组织中密布着大量的微血管，包括毛细血管、微动脉、微静脉等，组织氧饱和度则为组织中血管血氧饱和度的加权平均，它是评估组织氧代谢能力强弱的重要指标，是早期识别组织氧输送、消耗受损的重要评判依据，定量、连续监测组织氧合状况在临床上具有强烈的需求和广泛的应用前景。
3、目前，临床上普遍采用指夹、透射式氧饱和度测量方式，具体为采用两种颜色的光照射待检测组织，受组织调制的光后经光电二极管接收，并结合氧饱和度计算方法，最终得到组织氧饱和度参数。但是，上述情况下测得的氧饱和度主要表征的是动脉血氧饱和度。当前的另一种用于组织氧饱和度测量的主要依据是近红外光谱技术，利用两种或四种颜色的近红外光，通过采集设备贴合待检测组织区域，采集反射后的不同波长光强求解，最终得到局部组织氧饱和度。该种采用近红外光谱的技术虽然得到了局部组织氧饱和度，但是采集设备需要持续接触待检测组织区域并紧密贴合组织，以防止运动所导致的偏差。此外，上述技术测量的组织氧饱和度仅为组织局部位置，尚不能进行大区域组织氧饱和度的实时、连续成像监测。
4、目前还没有一种组织氧实时成像装置及方法能够解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了能提供一种四波段组织氧饱和度实时成像装置及方法，可实现对组织的大范围检测和不直接接触检测。
2、为了实现上述目的，本专利技术公开了以下一种四波段组织氧饱和度实时成像装置，用于测量待检测组织的组织氧饱和度，其中包括：
3、宽谱光源，所述宽谱光源设置在所述待检测组织的一侧，用于照射所述待检测组织；
4、四波段滤光轮，所述四波段滤光轮包括绕所述四波段滤光轮中点排布的四个不同波长的窄带滤光片，四个所述窄带滤光片面积相同且设置在同一平面上，所述平面平行于所述待检测组织表面，且所述窄带滤光片可同步绕所述四波段滤光轮的中点旋转；
5、视频成像相机，所述视频成像相机设置在所述四波段滤光轮远离所述待检测组织的一侧，用于采集透过所述窄带滤光片的所述待检测组织的反射光；
6、数据处理模块，所述数据处理模块与所述视频成像相机电性连接，用于分析所述视频成像相机采集的图像并计算组织氧饱和度；
7、显示模块，所述显示模块与所述数据处理模块电性连接，用于实时对组织氧饱和度进行成像。
8、进一步地，四个所述窄带滤光片的带宽都为50nm。
9、进一步地，四个所述窄带滤光片的中心波长分别为680nm、720nm、760nm、800nm。
10、进一步地，所述宽谱光源在光的600nm-900nm波长范围内包括更强的亮度。
11、进一步地，所述四波段滤光轮转动周期为120r/s。
12、进一步地，所述视频成像相机的图像采集的速度可与所述四波段滤光轮的转动周期同步。
13、还包括一种四波段组织氧饱和度实时成像装置的使用方法，所述方法包括以下步骤：
14、所述宽谱光源设置在不阻碍所述视频成像相机采集图像的一侧并照射所述待检测组织，以使得所述待检测组织被光照完全覆盖；
15、所述视频成像相机采集所述待检测组织经过所述四波段滤光轮的反射光线，且所述四波段滤光轮保持同步旋转，以使得每转动一个所述窄带滤光片，所述视频成像相机可成像一次；
16、所述视频成像相机将采集的图像传递至所述数据处理模块进行处理，提取每一帧图像各个像素的灰度值并得到脉搏波原始信号，滤除所述原始信号中的基线漂移、运动伪迹以及噪声；对过滤后的所述原始信号进行处理，提取到四波段对数脉搏波的交流量；通过构建所述交流量的比值与氧饱和度间的函数关系，得到组织氧饱和度数据；
17、首先利用所述视频成像相机采集10s缓存视频图像，并利用所述数据处理模块计算出所述10s缓存视频图像的各像素点的组织氧饱和度，而后所述视频成像相机记录每一次图像后所述数据处理模块便更新一次组织氧饱和度；
18、所述数据处理模块不间断地将处理完成的数据传递给所述显示模块，实现组织氧饱和度的实时监测。
19、进一步地，所述原始信号的基线漂移、运动伪迹的滤除采用经验模态分解法进行去除，计算方法如下：
20、eemdimfλ＝eemd(ppgλ，noiselevel，nensemble)
21、
22、其中ppgλ为通过灰度值提取得到脉搏波原始信号，noiselevel表示噪声水平，可以取0，nensemble表征集合数，取1，col1：col2表示相加求和的列范围，取为3：4。
23、进一步地，所述原始信号的噪声的滤除采用四阶巴特沃斯滤波器，所述数据处理的滤波范围为0.5hz～3.5hz，计算方法如下：
24、[b，a]＝butter(2，[0.5，3.0])
25、
26、其中a，b为巴特沃斯滤波器系数，butter表示巴特沃斯滤波器，filtfilt表示零相移滤波器，表示原始脉搏波信号，ppgλ表示滤波后的脉搏波信号。
27、进一步地，对过滤后的所述原始信号进行处理方法包括对滤波后的四波段ppgλ分别取对数后进行峰谷值检测，以得到所述四波段ppgλ的交流量，并对所述四波段ppgλ的交流量进行如下计算，以便于得到氧饱和度计算所需的比值：
28、a″720nm＝ac760nm+ac680nm-2*ac720nm
29、a″760nm＝ac800nm+ac720nm-2*ac760nm
30、其中ppgλ表示滤波后的脉搏波信号，ac760nm表示760nm波长对数脉搏波信号的交流量(峰谷值)，其他数值也表示其各自波长对应的对数脉搏波信号交流量。
31、进一步地，所述氧饱和度计算公式为：
32、sto2＝f(a″720nm/a″760nm)
33、其中f表示的函数关系是建立a″720nm/a″760nm和组织氧饱和度之间数值关系的定标曲线，由组织氧定标仪器决定。
34、进一步地，f的函数表达式如下：
35、
36、借由以上的技术方案，本专利技术的有益效果如下：
37、本专利技术的一种四波段组织氧饱和度实时成像装置及方法，可在不接触待检测组织的情况下实现对组织的远距离、大范围地实时血氧饱和度检测，与需要接触待检测组织且检测范围较小的现有血氧饱和度检测技术相比，具有显著的优点。本专利技术利用宽谱光源对待检测组织进行远距离照射，并通过所包括的四个窄带滤光片上的四波段滤光轮对反射后的光进行处理，而后利用视频成像相机采集后连接数据处理模块进行分析，由于不接触的特性，光源亮度可控、四波段滤光轮大小可控，实现了非接触式血氧信息的采集，显著提高了组织血氧饱和度检测效率。
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【技术保护点】
1.一种四波段组织氧饱和度实时成像装置，用于测量待检测组织的组织氧饱和度，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的四波段组织氧饱和度实时成像装置，其特征在于：四个所述窄带滤光片的带宽都为50nm。
3.根据权利要求1所述的四波段组织氧饱和度实时成像装置，其特征在于：四个所述窄带滤光片的中心波长分别为680nm、720nm、760nm、800nm。
4.根据权利要求1所述的四波段组织氧饱和度实时成像装置，其特征在于：所述宽谱光源在光的600nm-900nm波长范围内包括更强的亮度。
5.根据权利要求1所述的四波段组织氧饱和度实时成像装置，其特征在于：所述四波段滤光轮转动周期为120r/s。
6.根据权利要求1所述的四波段组织氧饱和度实时成像装置，其特征在于：所述视频成像相机的图像采集的速度可与所述四波段滤光轮的转动周期同步。
7.一种用于权利要求1至6中任一项所述的四波段组织氧饱和度实时成像装置的使用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述原始信号的基线漂移、运动伪迹的滤除采用经验模态分解法进行去除，计算方法如下：
9.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述原始信号的噪声的滤除采用四阶巴特沃斯滤波器，所述数据处理的滤波范围为0.5Hz～3.5Hz，计算方法如下：
10.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，对过滤后的所述原始信号进行处理方法包括对滤波后的四波段PPGλ分别取对数后进行峰谷值检测，以得到所述四波段PPGλ的交流量，并对所述四波段PPGλ的交流量进行如下计算，以便于得到氧饱和度计算所需的比值：
11.根据权利要求10所述的使用方法，其特征在于，所述氧饱和度计算公式为：
12.根据权利要求11所述的使用方法，其特征在于，f的函数表达式如下：
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【技术特征摘要】
1.一种四波段组织氧饱和度实时成像装置，用于测量待检测组织的组织氧饱和度，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的四波段组织氧饱和度实时成像装置，其特征在于：四个所述窄带滤光片的带宽都为50nm。
3.根据权利要求1所述的四波段组织氧饱和度实时成像装置，其特征在于：四个所述窄带滤光片的中心波长分别为680nm、720nm、760nm、800nm。
4.根据权利要求1所述的四波段组织氧饱和度实时成像装置，其特征在于：所述宽谱光源在光的600nm-900nm波长范围内包括更强的亮度。
5.根据权利要求1所述的四波段组织氧饱和度实时成像装置，其特征在于：所述四波段滤光轮转动周期为120r/s。
6.根据权利要求1所述的四波段组织氧饱和度实时成像装置，其特征在于：所述视频成像相机的图像采集的速度可与所述四波段滤光轮的转动周期同步。
7.一种用于权利要求1至6...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐成喜，宋振举，范文勇，张健，郑昱，郭新茹，
申请(专利权)人：苏州健通医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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