人体组织氧合与还原血红蛋白浓度绝对量的检测方法

摘要

本发明属于生物医学工程技术领域，其特征在于：传感器由两个光电接收管和至少三个不同发光波长的光源组成，基于组织氧代谢中氧合与还原血红蛋白及组织本底的不同光谱特性，根据光在组织中吸收与散射的规律，计算出局部组织氧合与还原血红蛋白的浓度。所述至少三个波长的光源与两个光电接收管以一定间距排列于一条直线上，光源可分别发出红光和近红外光。它可很灵敏地检测人体组织氧合与还原血红蛋白的浓度绝对量，同时也可得到被测组织的氧饱和度。

主权项

1.人体组织氧合与还原血红蛋白浓度绝对量及组织氧饱和度的检测方法，其特征在于依次含有以下各个步骤：步骤(1)在待测生物组织表面保持设定间距的两个位置上各安放一个光电接收管，分别为(OPUS1)，(OPUS2)；在上述两个光电接收管连线的延长线的一端，安放至少三个不同发光波长的发光二极管作为光源(LS)，一般将多个发光波长对应的管芯集成在一个管壳中；两个光电接收管的中心距在2mm～10mm，各光电接收管与光源的中心距在20mm～50mm；光源发出红光或近红外光；步骤(2)按以下步骤检测各光电接收管接收到的散射光强，并依此计算其光密度OD，步骤如下：步骤(2.1)微控制器驱动上述光源分时发出波长为λi的光，i≥3，用两个光电接收管(OPUS1)，(OPUS2)依次在0.5ms内分别测量对应波长的散射光强值；步骤(2.2)利用光密度的计算公式，由微控制器算出不同检测距离下，对应各个发光波长的光密度ODk λi：${\mathrm{OD}}_k^{{\lambda }_i}=\log \frac{I_{0i}}{I_{\mathrm{ki}}},$ 其中，k＝1，2分别表示从左到右的两个光电接收管(OPUS1)和(OPUS2)，λi表示发光波长，其中i≥3，I01为光源发出的第i个波长的光强，Iki为第k个位置的光电接收管检测到的经过待测生物组织内部散射之后的第i个波长的出射光强；步骤(3)根据步骤(2)测定的ODk λi，微控制器按以下步骤计算氧合血红蛋白HbO2与还原血红蛋白Hb的浓度绝对量，显示并保存记录：先把对应同一波长，在不同检测位置得到的光密度相减：${\mathrm{\Delta OD}}^{{\lambda }_i}={\mathrm{OD}}_2^{{\lambda }_i}-{\mathrm{OD}}_1^{{\lambda }_i},$ 再按下列公式计算HbO2与Hb的浓度绝对量：$\mathrm{Hb}=\frac{a_2({\mathrm{\Delta OD}}^{{\lambda }_1}-{\mathrm{\Delta OD}}^{{\lambda }_3})-a_1({\mathrm{\Delta OD}}^{{\lambda }_2}-{\mathrm{\Delta OD}}^{{\lambda }_3})}{a_2{b}_1-a_1{b}_2},$ ${\mathrm{HbO}}_2=\frac{b_2({\mathrm{\Delta OD}}^{{\lambda }_1}-{\mathrm{\Delta OD}}^{{\lambda }_3})-b_1({\mathrm{\Delta OD}}^{{\lambda }_2}-{\mathrm{\Delta OD}}^{{\lambda }_3})}{a_2{b}_1-a_1{b}_2}$ 其中a1＝-0.3M，a2＝0.25Mb1＝0.85M，b2＝-0.05M，这里M＝DP(r1-r2)；DP为常数，肌肉组织取4，新生儿脑组织可取3；r1为光源到光电接收管(OPUS1)的直线距离，r2为光源到光电接收管(OPUS2)的直线距离；HbO2和Hb的单位为μmol/l；步骤(4)由HbO2与Hb的浓度绝对量计算人体局部组织的氧饱和度rSO2：${\mathrm{rSO}}_2=\frac{{\mathrm{HbO}}_2}{{\mathrm{HbO}}_2+\mathrm{Hb}}.$