无创脑部血氧参数测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种无创脑部血氧参数测量方法，在人体前额安放两个发光波长分别为λ1和λ2的近红外光LED发光二极管，在两个LED发光二极管的同侧设置远近不同的两个光电接收管，在控制器的驱动下，分别于t1和t2时刻同时驱动两个LED发光二极管发光，每次发光后由光电接收管获取经过人体组织吸收散射后的光强值，分别对应λ1和λ2用距离发光LED较近的光电接收管值减去较远的光电接受管值，以消除包括背景噪声、皮肤、颅骨对测量造成的影响，然后用t1时刻的差值减去t2时刻的差值，即对不同时间点得到光强度值作差就可以得到浓度变化量，本方法测量的血氧参数更稳定、准确。
【专利说明】无创脑部血氧参数测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗检测领域，特别涉及一种无创脑部血氧参数测量方法。
【背景技术】
[0002] 血红蛋白是组织中氧的主要载体，它由氧合血红蛋白（Hb02)和脱氧血红蛋白 (Hb)组成。人体的新陈代谢过程是生物氧化过程，而新陈代谢过程中所需要的氧，是通 过呼吸系统进入人体血液，与血液红细胞中的脱氧血红蛋白（Hb)，结合成氧合血红蛋白 (Hb02)，再输送到人体各部分组织细胞中去。
[0003] 目前医学上已普遍采用近红外光谱（NIRS)检测法来检测氧合血红蛋白（Hb02)和 脱氧血红蛋白（Hb)的变化量。近红外光对人体组织有良好的穿透性，研究表明在一定波段 下Hb02和Hb是组织中主要的吸收体。因此通过检测探头中的光源将近红外光入射到人体 组织表面，再通过光电检测器检测经被检组织的漫射后的出射光，计算出射光相对于入射 光的衰减，就可得到组织氧合状况的有关信息。这种检测方法是无损、实时、连续的。但是， 近红外光谱检测法中，对光信号的处理直接影响血氧参数检测的稳定性。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种无创脑部血氧参数测量方法， 本方法测量的血氧参数更准确。
[0005] 本发明的无创脑部血氧参数测量方法，基于人体组织对近红外光的吸收特性，实 现脑部组织局部血氧参数的测量，包含如下步骤：
[0006] SI)在人体前额安放两个近红外光LED发光二极管，一个发光主波长A i为650? 800nm，另一个发光主波长入2为800?IOOOnm ;在两个LED发光二极管的同侧设置两个光 电接收管，两个光电接收管与两个LED发光二极管连线的中点水平共线，其中一个光电接 收管与LED发光二极管连线中点的距离Dl为15mm?30mm，另一个光电接收管与LED发光 二极管连线中点的距离D2为30mm?40mm ;
[0007] 优选的，所述入i为710nm，X 2为920nm ;所述Dl为22mm，D2为35mm。
[0008] S2)在控制器的驱动下，驱动主波长A :的LED发光二极管发光，同时用两个光电 接收管获取经过人体组织吸收散射后的光强值；
[0009] S3)在控制器的驱动下，驱动主波长\2的1^0发光二极管发光，同时用两个光电 接收管获取经过人体组织吸收散射后的光强值；
[0010] S4)重复步骤S2)和步骤S3) -次，得到另外一组经过人体组织吸收散射后的光强 值；
[0011] S5)经过步骤SI)?S4)后，获得用于脑部组织血氧参数计算的数据，由以上获得 的参数解算血氧参数过程如下：
[0012] S5. 1)列出步骤S2)、S3)和S4)中对应的吸光度等式如下：
[0013] 主波长为X {ED发光：
【权利要求】
1. 一种无创脑部血氧参数测量方法，基于人体组织对近红外光的吸收特性，实现脑部 组织局部血氧参数的测量，其特征在于，包含如下步骤： 51) 在人体前额安放两个近红外光LED发光二极管，一个发光主波长λ i为650? 800nm，另一个发光主波长λ 2为800?IOOOnm ;在两个LED发光二极管的同侧设置两个光 电接收管，两个光电接收管与两个LED发光二极管连线的中点水平共线，其中一个光电接 收管与LED发光二极管连线中点的距离Dl为15mm?30mm，另一个光电接收管与LED发光 二极管连线中点的距离D2为30mm?40mm ; 52) 在控制器的驱动下，驱动主波长λ i的LED发光二极管发光，同时用两个光电接收 管获取经过人体组织吸收散射后的光强值； 53) 在控制器的驱动下，驱动主波长\ 2的LED发光二极管发光，同时用两个光电接收 管获取经过人体组织吸收散射后的光强值； 54) 重复步骤S2)和步骤S3) -次，得到另外一组经过人体组织吸收散射后的光强值； 55) 经过步骤SI)?S4)后，获得用于脑部组织血氧参数计算的数据，由以上获得的参 数解算血氧参数过程如下： S5. 1)列出步骤S2)、S3)和S4)中对应的吸光度等式如下：
主波长λ +ED发光 主波长λ 2LED发光 ODx表示组织对波长λ光的吸光度，其中Αλ为吸收衰减，Sa为散射衰减；h表示步骤 S2)和S3)中两个LED第一次发光，t2表示步骤S4)中两个LED第二次发光；near表示距 离发光LED较近的光电接收管，far表示距离发光LED较远的光电接收管； 光密度和吸收衰减表示为：
Αλ = ε Acdx (式 2) 其中I。为输出光强，Ii为输入光强，ε λ为消光系数，c为介质浓度，dA为光穿过介质 的路径长度，散射衰减可以认为近似相等； S5. 2)对步骤S5. 1)中的（式1)进行作差变换，用距离发光LED较近的光电接收管值 减去较远的光电接受管值，得到如下等式。
S5. 3)对步骤S5. 2)中得到的两组等式（式3)作差，得到如下等式：
I 将步骤S5. 1)中对应的(?λ和Αλ (式2)带入（式4)得到如下结果：
上式中％臟02表不针对波长为λ的氧合血红蛋白HbO2吸光系数，ε A，DHb表不波长 为λ的脱氧血红蛋白（DHb)吸光系数；AciftO2表示氧合血红蛋白浓度变化，Λ Cmjb表示脱 氧血红蛋白浓度变化；△ dA表示光路径长度差；将式5写成矩阵相乘的形式如下：
其中M为系数矩阵，表示为：
S5. 4)计算系数矩阵M的逆矩阵M'根据（式7)可以得到氧合血红蛋白和脱氧血红蛋 白的浓度变化量计算公式为：
2.根据权利要求1所述的无创脑部血氧参数测量方法，其特征在于：所述A1STlOnm, 入 2 为 920nm ;所述 Dl 为 22mm，D2 为 35mm。
【文档编号】A61B5/1455GK104382604SQ201410720201
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】李卓东, 何文劼, 胡胜利, 赖波, 王中克, 闫晓东, 刘欢, 郑子隆, 吴西, 彭毅, 杨峻 申请人:重庆名希医疗器械有限公司