[发明专利]一种基于激光光声光谱的人体血管检测系统

说明书

本发明公开了一种基于激光光声光谱的人体血管检测系统，该系统主要由主控制器、扫描头部、三维电动平台和辅助部件组成。本发明的有益效果是，激光光声与激光拉曼复用光源及部分光路，减小了系统的体积和成本；以血管内血流光声回波为空间分析基准，采用时域分辨光声回波信号分析，可分析出同一时刻主轴路径上穿过的血流、血管内部组织、血管壁各分层物质对应的光声回波信号，可实现光声对血管的外部形貌及内部组织形态分布的同时探测；光声结合激光拉曼，可实现血管壁各分层物质分子成分探测。

技术领域

本发明涉及一种人体血管检测系统，尤其涉及一种基于激光光声与激光拉曼联用的检测系统，适用于人体动静脉内外部三维结构及分子成分的检测，属于光电检测领域。

背景技术

血管造影是一种用于对血管健康情况进行监测的辅助检查技术，普遍用于临床各种疾病的诊断与治疗当中，有助于医生及时发现病情，控制病情进展，有效地提高了患者的生存率。血管造影属于介入检测方法，它需将显影剂注入被检者的血管里，因为X光无法穿透显影剂，血管造影可以准确地反映血管病变的部位和程度。但是血管造影在临床实际应用中也有许多不足。例如，它只能显示管腔的情况，不能显示病变所在的管壁和粥样斑块，不能提供粥样斑块形态和性质的详细情况，有可能使医生低估冠脉狭窄的程度。为了探测血管内部的情况，血管内超声等新技术被发明出来。血管内超声是将微型超声探头通过导管导进血管内进行探测，再经电子成像系统来显示血管内的几何形态和结构等细微解剖信息。血管内超声的探头是直接置于血管腔内探测，因此该技术不仅可准确测量管腔、粥样斑块及纤维斑块的大小，还可提供粥样斑块及纤维斑块的大体组织信息，在显示因心血管疾病或介入治疗等所致的血管内复杂病变形态时明显优于造影。

虽然血管内超声技术可进行血管内部形态的探测，但由于它与血管造影一样都属于介入检测，要在局部麻醉的情况下把探头插入血管，存在许多血管检测的盲区以及可能造成对待检者的不良副作用。因此，非介入式的血管健康监测技术有着巨大的需求和市场前景。

光声成像(Photoacoustic Imaging,PAI)是近年来发展起来的一种非入侵式和非电离式的新型生物医学成像方法，可以避免血管内超声等介入式检测方法的问题。其原理是当脉冲激光照射到生物组织中时，组织的光吸收域将产生超声信号，这种由光激发产生的超声信号为光声信号。生物组织产生的光声信号携带了组织的光吸收特征信息，通过探测光声信号能重建出组织中的光吸收分布图像。光声成像技术可以实现血管分布探测，即外部形貌探测，但同时对血管的外部形貌及内部组织形态分布进行探测是一个待攻克的难题。此外，在血管内壁增生的粥样斑块等增生物，其分子组成也是需要探测的，以便准确地治疗。激光诱导拉曼(Laser-induced Raman)可以对分子成分进行探测。如果将两种技术相结合，可望在血管探测中得到更丰富的信息。

发明内容

针对以上的光声技术对血管的外部形貌及内部组织形态分布同时探测的难题以及对血管内壁增生的粥样斑块等增生物分子组成探测的需求，本发明提供激光光声与激光诱导拉曼联合探测的系统与方法。在激光光声中，采用一种基于同轴时域分辨光声成像的技术，即激光发射与超声接收为同轴光路，通过以血管内血流光声回波为空间分析基准，通过时域分辨光声回波信号的分析，在单个扫描点可分析出同一时刻主轴路径上穿过的血流、血管内部组织、血管壁各分层物质对应的光声回波信号，从而实现了光声对血管的外部形貌及内部组织形态分布同时探测；在激光光声确定了血管内壁增生物的位置和厚度后，采用精细扫描激光拉曼探测，获取沿剖面不同位置分布的增生物分子构成。

本发明是这样来实现的：

本发明提出的基于激光光声光谱的人体血管检测系统，主要由主控制器、扫描头部、三维电动平台和辅助部件组成；

其中，辅助部件包括光纤拉曼光谱仪、级联放大器、探测器电路、激光器控制器、信号采集卡、三向电机控制器及三向步进电机；