一种无创分析血液流速及成分的系统和方法与流程

技术特征：
1.一种无创分析血液流速及成分的方法，包括：用显微成像单元采集活体内被第一个波长光源照明的第一个毛细血管图像a；用显微成像单元采集这个活体内被第二个波长光源照明的毛细血管图像序列b；取图像序列b中的一幅图像为参考图像，将图像a与参考图像进行位置校准（registration），计算参考图像与校准后图像的差异，并取阈值，得到毛细血管在参考图像坐标系中所占据像素的位置坐标，并根据毛细血管的形状估算每个毛细血管的直径、长度；将图像序列b中的其它图像的毛细血管与参考图象的毛细血管分别进行位置校准形成新的图像序列c，在参考图像坐标系中，同一个毛细血管在图像序列c中有相同的位置坐标；选取一个毛细血管中占据至少一个像素的位置，在图像序列c中的图像中依次提取对应位置的像素值，用这些像素值的一个统计特征生成第一个按时间变化的信号，该信号中每一个值对应图像序列c中的一幅毛细血管图像；计算第一个按时间变化的信号中相邻值的差，生成第一个差值信号；对第一个差值信号取阈值生成第一个逻辑值序列；计算第一个逻辑值序列中相邻值的差，生成第二个差值信号；对第二个差值信号取阈值，计算第二个差值信号中满足阈值条件的个数，该数值是采集图像序列b对应的时间内这个毛细血管的图像中该位置出现不连续血流事件的次数；对第一个按时间变化的信号进行平滑并取阈值，生成第二个逻辑值序列；计算第二个逻辑序列中连续相邻逻辑值的长度，对该长度按大小进行分类作为对采集图像序列b对应时间内这个毛细血管的图像中同一位置出现不连续血流事件的分类；沿这个毛细血管内选取一段区域，在图像序列c 中，用该区域中像素的像素值作为权重，计算该区域的重心坐标，每对重心坐标对应图像序列c中的一幅图像并组成重心序列；用重心序列中相邻重心坐标计算两个重心坐标的距离并对这些距离取阈值，计算满足阈值条件距离的均值，并用该均值除以单个图像采集时间作为血流速度；用从这个毛细血管中得到的血流速度、血管直径、成像参数和不连续血流事件次数计算单位体积血液中出现不连续血流事件的次数；对其它毛细血管重复上述计算，用从所有毛细血管计算得到的单位体积血液中出现不连续血流事件次数的均值作为最终单位体积血液中出现不连续血流事件的次数，用从所有毛细血管计算得到的单位体积血液中出现不连续血流事件的类型作为单位体积血液中出现不连续血流事件类型的估计值。2.根据权利要求1的一种无创分析血液流速及成分的方法，其特征在于毛细血管的图像中同一位置出现的不连续血流事件是白细胞流经毛细血管事件。3.根据权利要求1的一种无创分析血液流速及成分的方法，其特征在于用参考图像的对数值与校准后图像的对数值间差异的统计值来测量血液中一种物质的浓度，该物质是红细胞、血氧、血糖中的一种。4.根据权利要求1的一种无创分析血液流速及成分的方法，其特征在于数字相机的采集帧率大于25帧每秒。5.一种无创分析血液流速及成分的设备，包括：由显微物镜、数字相机和两个波长光源组成的显微成像单元，光源照明显微物镜视场内的毛细血管，数字相机在两个光源分别照明毛细血管时根据指令采集图像；两种不同波
长光源从相对于显微单元物镜的邻近位置，以相似的角度和光斑大小对显微成像单元的物镜视场内的毛细血管部位先后进行照明，并采集对应的图像；由存储器和处理控制器组成的存储和处理单元，存储器存储图像采集指令、处理指令和通讯指令，处理控制器根据处理指令分析所采集的图像，提取毛细血管的位置和其他特征信息，分析毛细血管中的血液，存储和处理单元用包括下面步骤的方法分析毛细血管中血液的流速和成分：用显微成像单元采集活体内被第一个波长光源照明的第一个毛细血管图像a；用显微成像单元采集这个活体内被第二个波长光源照明的毛细血管图像序列b；取图像序列b中的一幅图像为参考图像，将图像a与参考图像进行位置校准（registration），计算参考图像与校准后图像的差异，并取阈值，得到毛细血管在参考图像坐标系中所占据像素的位置坐标，并根据毛细血管的形状估算每个毛细血管的直径、长度；将图像序列b中的其它图像的毛细血管与参考图象的毛细血管分别进行位置校准形成新的图像序列c，在参考图像坐标系中，同一个毛细血管在图像序列c中有相同的位置坐标；选取一个毛细血管中占据至少一个像素的位置，在图像序列c中的图像中依次提取对应位置的像素值，用这些像素值的一个统计特征生成第一个按时间变化的信号，该信号中每一个值对应图像序列c中的一幅毛细血管图像；计算第一个按时间变化的信号中相邻值的差，生成第一个差值信号；对第一个差值信号取阈值生成第一个逻辑值序列；计算第一个逻辑值序列中相邻值的差，生成第二个差值信号；对第二个差值信号取阈值，计算第二个差值信号中满足阈值条件的个数，该数值是采集图像序列b对应的时间内这个毛细血管的图像中该位置出现不连续血流事件的次数；对第一个按时间变化的信号取阈值，生成第二个逻辑值序列；计算第二个逻辑序列中连续相邻逻辑值的长度，对该长度按大小进行分类作为对采集图像序列b对应时间内这个毛细血管的图像中同一位置出现不连续血流事件的分类；沿这个毛细血管内选取一段区域，在图像序列c 中，用该区域中像素的像素值作为权重，为每一图像计算该区域的重心坐标，每对重心坐标对应图像序列c中的一幅图像并组成重心序列；用重心序列中相邻重心坐标计算两个重心坐标的距离并对这些距离取阈值，计算满足阈值条件距离的均值，并用该均值除以单个图像采集时间作为血流速度；用从这个毛细血管中得到的血流速度、血管直径、成像参数和不连续血流事件次数计算单位体积血液中出现不连续血流事件的次数；对其它毛细血管重复上述计算，用从所有毛细血管计算得到的单位体积血液中出现不连续血流事件次数的均值作为最终单位体积血液中出现不连续血流事件的次数的测量值，用从所有毛细血管计算得到的单位体积血液中出现不连续血流事件的类型作为单位体积血液中出现不连续血流事件类型的测量值；显示单元，显示单元作为用户与设备的交互接口，并显示图像采集过程和白细胞计数结果。6.根据权利要求5的一种无创分析血液流速及成分的系统，其特征在于其特征在于毛细血管的图像中同一位置出现的不连续血流事件是白细胞流经毛细血管事件。
7.根据权利要求5的一种无创分析血液流速及成分的系统，其特征在于用参考图像的对数值与校准后图像的对数值间的差异的统计值来测量血液中一种物质的浓度， 该物质是红细胞、血氧、血糖中的一种。8.根据权利要求5的一种无创分析血液流速及成分的系统，其特征在于数字相机的采集帧率大于25帧每秒。9.根据权利要求5的一种无创分析血液流速及成分的系统，其特征在于光源波长在380纳米到1510纳米之间。10.一种无创分析血液流速及白细胞计数的设备，包括：由显微物镜、数字相机和光源组成的显微成像单元，光源照明显微物镜视场内的毛细血管，光源波长在380纳米到1510纳米之间，数字相机在光源照明毛细血管时根据指令采集图像，数字相机采集图像的帧率大于25帧每秒；由存储器和处理控制器组成的存储和处理单元，存储器存储图像采集指令、处理指令和通讯指令，处理控制器根据处理指令分析所采集的图像，提取毛细血管的位置和其他特征信息，存储和处理单元用包括下面步骤的方法分析毛细血管中血液流速和白细胞计数：a) 用显微成像单元采集活体内被光源照明的毛细血管图像序列b；b) 取图像序列b中的一幅图像为参考图像，从参考图像中提取毛细血管在参考图像坐标中所占据像素的位置坐标，并根据毛细血管的形状估算每个毛细血管的直径、长度；c）将图像序列b中的其它图像与参考图象分别进行位置校准形成新的图像序列c，在参考图像坐标系中，同一个毛细血管在图像序列c中有相同的位置坐标；d）选取一个毛细血管中占据至少一个像素的位置，在图像序列c中的图像中依次提取对应位置的像素值，用这些像素值的一个统计特征生成第一个按时间变化的信号，该信号中每一个值对应图像序列c中的一幅毛细血管图像；e）计算第一个按时间变化的信号中相邻值的差，生成第一个差值信号；f）对第一个差值信号取阈值生成第一个逻辑值序列；g）计算第一个逻辑值序列中相邻值的差，生成第二个差值信号；h) 对第二个差值信号取阈值，计算第二个差值信号中满足阈值条件的个数，该数值对应采集图像序列b对应的时间内流经这个毛细血管的白细胞事件的个数；i) 对第一个按时间变化的信号取阈值，生成第二个逻辑值序列；j) 计算第二个逻辑序列中连续相邻逻辑值的长度，对该长度按大小进行分类作为对采集图像序列b对应时间内流经这个毛细血管的白细胞事件的分类；k) 沿这个毛细血管内选取一段区域，在图像序列c 中，用该区域中像素的像素值作为权重，为每一图像计算该区域的重心坐标，每对重心坐标对应图像序列c中的一幅图像并组成重心序列；l) 用相邻重心坐标计算两个重心坐标的距离并对这些距离取阈值，计算满足阈值条件距离的均值，并用该均值除以单个图像采集时间作为血流速度；m) 用从这个毛细血管中得到的血流速度、血管直径、成像参数和白细胞事件的个数计算单位体积血液中出现白细胞事件的个数；n）对其它毛细血管重复上述计算，用从所有毛细血管计算得到的单位体积血液中出现白细胞事件个数的均值作为最终单位体积血液中白细胞的个数，用从所有毛细血管计算得
到的单位体积血液中出现白细胞事件的类型作为单位体积血液中出现白细胞事件类型的估计值；显示单元，显示单元作为用户与设备的交互接口，并显示图像采集过程和白细胞计数结果。

技术总结
本发明公开了一种无创分析血液流速及成分的系统和方法。所述系统和方法获取毛细血管的光学图像序列，分析图像序列中出现的不连续血流事件及血液与照明光间的相互作用来测量血液流速和血液成分，如测量白细胞计数、红细胞含量、血糖浓度、血氧浓度。血氧浓度。血氧浓度。


技术研发人员：ꢀ(51)Int.Cl.A61B5/026
受保护的技术使用者：北京二十三石科技发展有限公司
技术研发日：2020.12.07
技术公布日：2022/6/7