[发明专利]一种皮肤不同深度血流灌注实时监测方法及系统

权利要求书

1.一种皮肤不同深度血流灌注实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：待监测皮肤区域的反射光分光；

白光光源照射待监测皮肤区域，由皮肤组织反射后的光经过分束为一路反射光和一路透射光；

步骤2：采集反射光的图像信息，计算待监测皮肤区域图像中各个像素点随时间变化的血容积信号；

步骤3：采集透射光各个谱段的图像信息，计算待监测皮肤区域图像中各个谱段下的光谱脉搏波信号；

步骤4：将各个谱段脉搏波信号与血容积信号做互相关运算，获得互相关系数，所得互相关系数经过像素重排后得到待监测皮肤区域不同谱段下的血流灌注图，不同谱段对应着待监测皮肤区域的不同深度。

2.根据权利要求1所述的皮肤不同深度血流灌注实时监测方法，其特征在于：所述步骤2中各像素点血容积信号的具体获取过程为：

步骤2.1：采用相互重叠的区域平均计算方法计算反射光图像中各像素点的灰度变化信号PPG(i，j，t)，具体计算公式如下：

式中，i和j表示反射光图像中x和y方向的像素点坐标；

m，n表示所求平均的区域大小，

I表示t时刻的图像，M，N表示图像I的大小；

步骤2.2：对各像素点的灰度变化信号进行0.5Hz-3Hz范围的巴特沃斯滤波，获得各像素点的血容积信号，具体计算公式如下：

PPG_f(i，j，t)＝filtfilt(b，a，PPG(i，j，t))

[b，a]＝butter(4，2*[0.53]/Fs)

式中，Fs为视频相机采集帧率，b和a为巴特沃斯滤波系数，filtfilt为零相移滤波器。

3.根据权利要求2所述的皮肤不同深度血流灌注实时监测方法，其特征在于：所述步骤3中各个谱段下的光谱脉搏波信号的具体获取过程为：透射光图像是由红到蓝的光谱混叠的视频图像，对混叠图像相近颜色区域求均值以获得各颜色的光谱脉搏波信号，光谱脉搏波信号数由皮肤分层数决定，具体计算公式如下：

式中，λ表示颜色，λ1表示蓝光，λn表示红光，d表示光谱展开像素数，c表示需要区分的光谱通道数，即光谱信号个数。

4.根据权利要求3所述的皮肤不同深度血流灌注实时监测方法，其特征在于：所述步骤4中通过各像素点血容积信号和各谱段下光谱脉搏波信号在时间T内做互相关运算的具体计算公式如下：

[C(i，j，λ)，L(i，j，λ)]＝XCORR(PPG_f(i，j，t)，PPG(λ，t))

式中，C(i，j，λ)为互相关系数，L(i，j，λ)表示相位延迟，XCORR表示互相关。

5.一种皮肤不同深度血流灌注实时监测系统，其特征在于：包括白光光源、分束镜、前置物镜、狭缝、准直镜、闪耀光栅、第一视频成像相机、第二视频成像相机以及数据处理单元；

白光光源照射待测皮肤区域；

由皮肤组织反射后的光经过分束镜分为一路反射光和一路透射光；

反射光的光路上设置第一视频成像相机，用于连续采集待监测皮肤区域的反射光图像；

透射光的光路上依次设置前置物镜、狭缝、准直镜、闪耀光栅以及第二视频成像相机；

透射光进入前置物镜成像在狭缝处，经过狭缝的光经准直镜变为平行光，再经过闪耀光栅进行光谱分光，最后由第二视频成像相机完成待监测皮肤区域的光谱图像采集，所获得的光谱图像是狭缝区域对应的皮肤组织光谱展开像；

数据处理单元分别与第一视频成像相机、第二视频成像相机相连接，通过获得的待监测皮肤区域的反射光图像计算血容积信号，通过获得的待监测皮肤区域的光谱图像计算光谱脉搏波信号，最后将血容积信号和光谱脉搏波信号进行互相关运算，所得互相关系数经过像素重排后得到待监测皮肤区域不同深度下的血流灌注图。